WO2022017775A1 - Wärmeübertragungskörper - Google Patents

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WO2022017775A1
WO2022017775A1 PCT/EP2021/068627 EP2021068627W WO2022017775A1 WO 2022017775 A1 WO2022017775 A1 WO 2022017775A1 EP 2021068627 W EP2021068627 W EP 2021068627W WO 2022017775 A1 WO2022017775 A1 WO 2022017775A1
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channel element
cooling fluid
wall
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PCT/EP2021/068627
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Mario Disch
Daniel Dragicevic
Thorsten HÄFNER
Holger Kurz
Bernd Relovsky
Dirk Schroeter
Anja Talke
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Daimler AG
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a heat transfer body, in particular for a motor vehicle, of the type specified in claim 1.
  • Electrically driven motor vehicles in particular motor vehicles, have a large number of electrical or electronic devices whose maximum efficiency is in a predetermined temperature range. This means that it is desirable to control the temperature of these electrical or electronic devices as quickly as possible in such a way that these electrical or electronic devices are operated in the specified temperature range.
  • the respective electrical or electronic device can be, for example, an electrical energy storage device, in particular an electrical accumulator. Especially when the electric accumulator is designed as an electric traction accumulator (“traction battery”), the electric accumulator is then designed to be particularly spacious in order to meet requirements for at least partially electric locomotion of the motor vehicle or motor vehicle.
  • Such a traction battery is usually formed from a large number of cells or cell blocks, which means that these cells or cell blocks have to be tempered so that they can be operated at their highest possible efficiency.
  • temperature control can include heating and/or cooling of the respective cell or of the respective cell block.
  • the cooling serves in particular to protect the corresponding electric or electronic device or the traction accumulator from overheating and consequently from damage.
  • DE 102015 107 170 A1 discloses a cooling plate through which fluid can flow for arrangement on a vehicle battery component, with a base plate and a cover plate which are arranged at a distance from one another and which are joined together by an adhesive connection, with at least a cooling channel through which fluid can flow is arranged.
  • the cooling fluid flows through the cooling plate from the inflow side in the direction toward the outflow side, it absorbs heat to be dissipated by the electrical or electronic component and is thereby heated.
  • the cooling fluid is already heated when it arrives at the components arranged near the outflow side, so that the ability of the cooling fluid to absorb further heat is at least reduced, to absorb the heat to be dissipated by the components near the outflow side to the same extent, as from the components located close to the upstream side.
  • the object of the present invention is to provide a heat transfer body by means of which an electrical or electronic component, in particular of a motor vehicle, can be temperature-controlled in a particularly uniform manner.
  • a heat transfer body for temperature control of an electrical or electronic device, which has a first wall element and a second wall element spaced therefrom.
  • the first wall element and the second wall element are fastened to one another, as a result of which a channel element through which a cooling fluid, for example air, can flow is delimited or formed by the wall elements.
  • a cooling fluid for example air
  • an inner surface of the first wall element and an inner surface of the second wall element together form an inner surface of the channel element, so that when the cooling fluid flows between the inner surfaces of the wall elements, it flows through the channel element. Consequently, the channel element is formed directly between the wall elements.
  • the invention provides that the heat transfer body has a heat transfer element that provides at least two different heat transfer coefficients along a main flow direction of the channel element.
  • the main throughflow direction is a flow direction along which or in which at least a large part of the cooling fluid flows through the channel element if the cooling fluid is driven accordingly, for example pumped through the channel element.
  • the heat transfer element along the main flow direction, the at least two different heat transfer coefficients, in particular re provides a large number of heat transfer coefficients that differ from one another, ie more than two heat transfer coefficients that differ from one another, accordingly has a number of sections which corresponds to a number of the heat transfer coefficients provided. If two different heat transfer coefficients are provided by means of the heat transfer element, the heat transfer element accordingly has two sections, with a first of these sections having a first heat transfer coefficient, whereas a second of the sections has a second heat transfer coefficient.
  • At least one of the wall elements is designed to directly contact the electrical or electronic device, for example an electrical accumulator, in particular a traction accumulator of a motor vehicle, so that heat that is to be dissipated by the electrical traction accumulator escapes from it , in order to pass over the wall elements directly adjoining the traction accumulator into the channel element and finally into the cooling fluid.
  • an electrical accumulator in particular a traction accumulator of a motor vehicle
  • the section of the heat transfer element that provides the lower of the heat transfer coefficients is arranged close to an inflow side or inflow opening of the channel element, whereas the section of the heat transfer element that provides the higher of the heat transfer coefficients is then arranged , is arranged close to an outflow opening or outflow side of the channel element.
  • the cooling fluid when the heat transfer body is in operation, in particular in a cooling mode, flows into the channel element via the inflow side or inflow opening, flows through the channel element and finally flows out of the channel element via the outflow side or outflow opening.
  • the heat transfer element it is ensured that, corresponding to the lower of the heat transfer coefficients on the inflow side of the channel element, a first, small proportion of heat transfers from the traction accumulator into the channel element or into the cooling fluid, whereas against on the outflow side corresponding to the higher of the heat transfer coefficients, a second portion of the heat from the traction accumulator element into the channel element or into the cooling fluid, this second portion being greater than the first or lower portion.
  • the cooling fluid is undesirably heated too much there, so that a capacity of the cooling fluid at this point is not immediately exhausted or utilized, for example by flowing into the channel element. If this cooling fluid then flows further along the main flow direction through the channel element in the direction of the outflow side, the second portion of heat passes over the section of the heat transfer element with the higher heat transfer coefficient into the channel element or into the cooling fluid in a particularly efficient manner, since - as mentioned above - the Cooling fluid still has ability to absorb more heat.
  • the traction accumulator is evenly cooled by means of the heat transfer body along the main flow direction of the channel element. Since the electric traction accumulator has a large number of accumulator cells or accumulator cell blocks, it can be ensured in this way that the accumulator cells or cell blocks are evenly cooled. Consequently, the accumulator cells or accumulator cell blocks are subject to at least essentially the same aging and can be subjected to at least essentially the same load.
  • the at least two different heat transfer coefficients are provided in that the heat transfer element is formed by a material of at least one of the wall elements which has at least two different material properties along the main flow direction of the channel element. If the heat transfer body has more than two different heat transfer coefficients, ie a large number of different heat transfer coefficients, the corresponding material of the respective wall element has a large number of different material properties along the main flow direction.
  • the wall element has the different material properties, which is designed to come into direct contact with the electrical or electronic component or with the traction accumulator in order to temper the traction accumulator or to cool it.
  • the material properties of the corresponding wall element are determined by characteristics Shen of the corresponding material.
  • a processing method or manufacturing method of the corresponding wall element or material can have an influence on the material properties. Different material properties also result in a different heat transfer coefficient, since the material properties and the respective heat transfer coefficient correspond to one another or are dependent on one another. Provision can be made here for a respective material of the wall element with the corresponding material properties and a further material of the corresponding wall element to merge seamlessly into one another, for example to be formed in one piece with one another.
  • the materials or material sections of a single wall element can be sharply delimited from one another, for example produced separately from one another and connected to one another to form the wall element. In the simplest case, the materials or material sections then lie directly against one another.
  • the materials or material sections to form the corresponding wall element can be connected to one another in a materially, non-positively and/or form-fitting manner.
  • the heat transfer element is formed by a material of one of the wall elements or of both wall elements, the heat transfer body is designed to be particularly space-efficient since no separate installation space has to be provided for the heat transfer element.
  • the heat transfer element has at least one thermal insulation element on an outer surface of at least one of the wall elements, which element provides the at least two different heat transfer coefficients along the main flow direction of the channel element. It is preferably provided that a first thermal insulation element provides a first of the two different heat transfer coefficients and a second thermal insulation element that is different from the first provides the second of the two different heat transfer coefficients. This means that if a large number of correspondingly designed thermal insulation elements are present, the large number of mutually different heat transfer coefficient can be provided or is provided. Provision can be made, for example, for the thermal insulation elements to be produced separately from one another and to be applied or attached to the corresponding outer surface of the corresponding wall element.
  • the large number of different heat transfer coefficients can be configured as required. Consequently, the heat transfer body can then be used particularly flexibly and/or in a variety of ways and can be adapted to corresponding fields of application.
  • the heat transfer body can be formed in a particularly space-efficient manner if the at least one thermal insulation element is at least partially embedded in the material of the corresponding wall element.
  • the corresponding thermal insulation element or the thermal insulation elements is/are completely surrounded by the material of the corresponding wall element.
  • the heat transfer element in the channel element has a heat transfer structure through which the cooling fluid can flow and by means of which at least one flow parameter of the cooling fluid can be influenced.
  • the flow parameter is a parameter that characterizes the flow of the cooling fluid, for example a flow cross section, a flow velocity, etc.
  • the corresponding heat transfer coefficient is influenced or determined in particular by the extent to which the cooling fluid flows around a heat transfer surface of the heat transfer structure.
  • the heat transfer structure is designed in such a way that the cooling fluid flowing through the channel element flows or sweeps over only a particularly small heat transfer surface of the heat transfer structure at this point and/or especially flows rapidly through the heat transfer structure.
  • the heat transfer structure can have, for example, a multiplicity of longitudinal ribs, which are arranged in the channel element in particular parallel to the main flow direction of the latter or protrude into it. The surfaces of the longitudinal ribs form the heat transfer surface of the heat transfer element, so that a number of the longitudinal ribs present in the channel element corresponds directly to the corresponding heat transfer coefficient at this point of the channel element.
  • a particularly high heat transfer coefficient is provided at this location in the heat transfer body. It becomes particularly clear here that, in general, in the case of the heat transfer structure, when the heat transfer coefficient is mentioned, a purely physical material parameter is not meant. Instead, the heat transfer coefficient can be influenced or designed not only by a choice of material, but also by a corresponding positional arrangement of components of the heat transfer body and by the formation of different flow conditions in the channel element.
  • the heat transfer structure can have a multiplicity of passage openings which are delimited from one another and through which the cooling fluid can flow in each case.
  • at least some of the passage openings can be arranged regularly in relation to one another.
  • the heat transfer structure then has a lattice structure.
  • these can be arranged irregularly with respect to one another.
  • the heat transfer structure then has, for example, a foam, in particular metal foam, whose passage openings are then formed as pores through which the cooling fluid can flow. This means that the foam or metal foam is an open-pore foam.
  • the heat transfer structure - i.e. the longitudinal ribs, the lattice structure and/or the foam structure - can be regarded as a built-in element for the channel element.
  • the heat transfer tion structure and the channel element are integrally formed with each other, for example coextruded.
  • this portion forming the channel element is formed by at least one of the wall elements.
  • these parts of the wall element forming the channel element extend into the channel element, in particular over the entire diameter of the channel element. Provision can be made, for example, for the longitudinal ribs to be formed in one piece with one of the wall elements.
  • the respective longitudinal rib is a respective portion of the corresponding wall element which extends into the channel element or which extends through the channel element.
  • the heat transfer structure can be formed by portions of at least one of the wall elements that form the channel element.
  • the corresponding one of the wall elements has a large number of deep-drawn elements or deep-drawn projections that extend from the inner surface of the wall element to the inner surface of the corresponding other of the wall elements, with the two wall elements then at least extending over the deep-drawn elements are connected to each other.
  • a column structure is thus present in the channel element, with the respective column being formed by a respective deep-drawn element. Inside the channel element, the respective deep-drawn element then extends completely between the inner surface of the first wall element and the inner surface of the second wall element.
  • the deep-drawn elements are offset from one another along the main flow direction.
  • the heat transfer body can be used even more flexibly and in a variety of ways, in that the heat transfer structure is formed as required, ie depending on the intended use.
  • the heat transfer structure is designed as the built-in element
  • the wall elements and the channel element can be produced first and the heat transfer body can then be adapted or modified by inserting the built-in element into the channel element in accordance with its intended use .is modified. Because depending on the design of the heat transfer structure, this provides at least a corresponding heat transfer Transfer coefficient ready, so that a plurality of heat transfer structures, which are introduced into a common channel element, which provide at least two different heat transfer coefficients from one another.
  • the heat transfer element has at least one electrothermal converter, for example a Peltier element, by means of which the channel element can be temperature-controlled.
  • the channel element can be temperature-controlled by means of the Peltier element or by means of the electrothermal converter.
  • the wall element on which the electrothermal Converter is arranged Since the corresponding wall element forms the channel element at least in part, this means that the channel element can be heated or cooled accordingly.
  • the corresponding wall element forms a heat sink for the electrothermal converter.
  • the Peltier element is arranged and controlled in such a way that its heating side is arranged closer to the channel element than the cooling side of the Peltier element.
  • the heat transfer body can be cooled and/or heated as required by appropriate individual activation of the electrothermal converter.
  • FIG. 1 shows a schematic and sectional view of a heat transfer body, the heat transfer element of which provides three different heat transfer coefficients
  • Fig. 2 shows a schematic and sectional view of the heat transfer body with a further embodiment of the heat transfer element
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the heat transfer body with the heat transfer element attached to an outer surface
  • FIG. 4 shows a schematic top view of the heat transfer body with a further embodiment of the heat transfer element
  • Fig. 5 shows a schematic and sectional view of the heat transfer body with a further embodiment of the heat transfer element
  • FIG. 6 shows a schematic view of the heat transfer body, wherein the heat transfer element has a heat transfer structure
  • FIG. 7 shows a schematic and sectional view of the heat transfer body from FIG. 6;
  • FIG. 8 shows a schematic view of the heat transfer body with a further embodiment of the heat transfer structure
  • FIG. 9 shows a schematic plan view of a wall element of the heat transfer body, which forms the heat transfer structure
  • FIG. 10 shows a schematic and sectional view of the heat transfer body from FIG. 9; 11 shows a schematic and sectional view of the heat transfer body with a further embodiment of the heat transfer structure; and
  • FIG. 12 shows a diagram in which a temperature on the outer surface of the heat transfer body is plotted over its longitudinal extension.
  • Fig. 1 shows a schematic and sectional view of a heat transfer body 1, the heat transfer element 2 of which provides three different heat transfer coefficients K1, K2, K3.
  • the heat transfer body 1 is designed to control the temperature of an electrical or electronic device 3 .
  • a first wall element 4 of the heat transfer body 1 borders directly or—as shown here—indirectly on the electrical or electronic device 3 .
  • the electrical or electronic device 3 has in its interior a large number of electrical or electronic components that generate heat or waste heat due to operation of the electrical or electronic device 3, which must be dissipated from the respective electrical or electronic component before the heat becomes critical dimension inside the electrical or electronic device 3 would be exceeded in order to avoid overheating and consequent damage to the electrical or electronic device 3 .
  • the electrical or electronic components inside the electrical or electronic device 3 can be battery cells or battery cell blocks, so that the electrical or electronic device 3 can then be designed as an electrical battery or at least has one.
  • the electrical or electronic device 3 is designed as a traction accumulator 5, which is nowadays used in modern motor vehicles that are designed to be at least partially electrically operable or movable.
  • the traction battery 5 which can also be referred to as a high-voltage battery, is designed for use in a motor vehicle, in particular passenger cars and/or trucks, with the traction battery 5 or the high-voltage battery being connected or connectable to an electric drive unit of the motor vehicle. to in a motor operation of the electric drive unit to provide this electrical energy.
  • the electric drive unit When the electric drive unit is operating as a generator, it makes electrical energy available to the traction accumulator 5 so that the traction accumulator 5 is then charged or recharged by means of the electric drive unit.
  • the electric or electronic device 3 designed as the traction accumulator 5 has at least two operating modes, namely an (electrical) charging mode and an (electrical) discharging mode.
  • the traction accumulator 5 or the electrical or electronic device 3 can be temperature-controlled by means of the heat transfer body 1, ie it can be cooled and/or heated.
  • the heat transfer body 1 has a second wall element 6 spaced apart from the first wall element 4 , the first wall element 4 and the second wall element 6 delimiting or forming a channel element 7 with one another.
  • the wall elements 4 , 6 are spaced apart from one another via the channel element 7 .
  • the channel element 7 directly adjoins both the first wall element 4 and the second wall element 6 .
  • the channel element 7 can be traversed by a cooling fluid 8, lying before air.
  • the cooling fluid 8 flows into the channel element 7 via an inflow side 9 , flows through it and flows out of the channel element 7 via an outflow side 10 .
  • the channel element 7 extends completely between the inflow side 9 and the outflow side 10 .
  • the inflow side 9 and the outflow side 10 are fluidly connected to one another via the channel element 7 .
  • the cooling fluid 8 is driven by a drive unit (not shown), for example a pump. Then the inflow side 9 of the channel element 7 and a pressure side of the pump or the drive unit are fluidically connected to one another.
  • At least one of the wall elements 4, 6--in the present example the first wall element 4-- is designed to contact the electrical or electronic device 3 or the traction accumulator 5.
  • an outer surface 11 of the electric or electronic device 3 or of the traction accumulator 5 and an outer surface Surface 12 of the heat transfer body 1 is connected to one another in a thermally conductive or thermally conductive manner, for example directly or indirectly adjacent to one another.
  • the traction accumulator 5 has along one of its external dimensions, for example along its longitudinal extent 13, the (multiple) accumulator cells or accumulator cell blocks, so that along the external dimension or longitudinal extent 13 the accumulator cells or electrical or electronic components which are arranged close to the inflow side 9 are cooled more than accumulator cells or electrical or electronic components which are arranged along the longitudinal extension 13 farther away from the inflow side 9 .
  • the channel element 7, in particular a main flow direction 14 of the channel element 7, and the corresponding external measurement, in this case the longitudinal extent 13 are arranged parallel to one another, in particular coincide. However, this does not rule out an oblique arrangement of the channel element 7 or its main flow direction 14 in relation to the electrical or electronic device 3 .
  • more than one channel element 7 can be provided.
  • a first section 15, a second section 16 and a third section 17 of the heat transfer body 1 or the electrical or electronic device 3 are shown in FIG.
  • the heat transfer element 2 is arranged between the traction accumulator 5 and the first wall element 4 of the heat transfer body 1, so that the outer surface 11 of the traction accumulator 5 and an outer surface 18 of the first wall element 4 are connected to one another via the heat transfer element 2.
  • the heat transfer element 2 is directly adjacent both to the outer surface 11 of the traction accumulator 5 and to the outer surface 18 of the first wall element 4 .
  • the heat transfer element 2 provides the first heat transfer coefficient K1, in the second section 16 the second heat transfer coefficient K2 and in the third section 17 the third heat transfer coefficient K3.
  • the lowest of the heat transfer coefficients K1, K2, K3 is arranged in the first section 15, with the next highest of the heat Transfer coefficients K1, K2, K3 along the main flow direction 14 or ent long the longitudinal extension 13 directly connects.
  • the following means describe how the respective heat transfer coefficient, for example in sections, can be provided as required.
  • the heat transfer element 2 can be used to provide more than three heat transfer coefficients.
  • the one heat transfer coefficient K2 which is arranged between the heat transfer coefficients K1, K3, there are a large number of different heat transfer coefficients, so that ultimately there is a kink-free course for the function line 24 shown in the diagram in Fig. 1 results.
  • an infinite number of sections can be provided, ie the sections 15, 16, 17 and the other sections along the longitudinal extent 13 are then infinitesimally small.
  • the individual segments 19, 20, 21 are each differently thermally conductive forms to provide a respective temperature coefficient K1, K2, K3.
  • the respective segment 19, 20, 21 can be designed as a respective thermal insulation element 25, which is arranged on the outer surface 18 of the first wall element 4, so that due to the thermal insulation elements 25 or due to the segments 19, 20 , 21 along the main flow direction 14 of the channel element 7, the at least two heat transfer coefficients that differ from one another, here the heat transfer coefficients K1, K2, K3, result.
  • the respective segments 19, 20, 21 or the respective thermal insulation element 25 can each have a different material.
  • Fig. 2 shows a schematic and sectional view of the heat transfer body 1 with a further embodiment of the heat transfer element 2.
  • the respective segment 19, 20, 21 or the respective thermal insulation element 25 has a different thickness, whereby the respective Segment 19, 20, 21 or the respective thermal insulation element 25 provides a different heat transfer coefficient.
  • the respective thickness and the respective heat transfer coefficient of the respective segment 19, 20, 21 correspond to each other. This means that the heat transfer coefficient provided by the respective segment 19, 20, 21 depends on the thickness of the respective segment 19, 20, 21 and swept.
  • the segment 19 or the corresponding thermal insulation element 25 has a particularly high thickness, so that the segment 19 provides a particularly low heat transfer coefficient, for example the heat transfer coefficient K1. With decreasing thickness of the respective segment 19, 20, 21, the respective heat transfer coefficient increases.
  • the segment 20, the thickness of which is less than that of the segment 19 has the heat transfer coefficient K2, which is greater than the heat transfer coefficient K1.
  • the segment 21 the thickness of which is less than that of the segment 20, so that the segment 21 provides the third heat transfer coefficient K3, which is greater than the heat transfer coefficient K2 or K1.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of the heat transfer body 1, the heat transfer element 2 of which is arranged on the outer surface 18 of the first wall element 4.
  • FIG. 1 when viewed together with FIG. 1, it becomes clear that the outer surface 18 of the first wall element 4 is spaced apart from the outer surface 11 of the electrical or electronic device 3 or the traction accumulator 5 via the heat transfer element 2, i.e. via the segments 19, 20, 21 is. Consequently, in this embodiment, the heat transfer body 1 has an outer surface 27 of the heat transfer element 2 on the traction accumulator 5, in particular on the outer surface 11 thereof. In other words, the outer surface 12 of the heat transfer body 1 is then at least partially formed by the outer surface 27 of the heat transfer element 2 .
  • the heat transfer element 2 can be at least partially embedded in a material 26 of the first wall element 4 .
  • the respective thermal insulation element 25 is embedded in the material 26 of the first wall element 4, for example in such a way that the outer surface 27 of the heat transfer element 2 or of the respective thermal insulation element 25 and the outer surface 18 of the first wall element 4 coincide.
  • the outer surface 12 of the heat transfer transmission body 1, the outer surface 18 of the first wall element 4 and the outer surface 27 of the heat transfer element 2 fall together. It is to be understood that the outer surfaces 12, 18, 27 described each face the traction accumulator 5 or the electrical or electronic device 3 to be cooled.
  • Fig. 4 shows a schematic plan view of the heat transfer body 1 with a further embodiment of the heat transfer element 2.
  • the heat transfer element 2 is formed at least in regions by the material 26 of the first wall element 4, which has at least two different material properties along the main flow direction 14 of the channel element 7 .
  • the material 26 in the first section 15 of the channel element 7 or of the heat transfer body 1 has a first material 28, in the second section 16 a second material 29 and in the third section 17 a third material 30 respective material properties of the materials 28, 29, 30 in such a way that due to the different material properties of the materials 28, 29, 30 in the corresponding section 15, 16, 17 the mutually different heat transfer coefficients K1, K2, K3 are provided.
  • the heat transfer coefficient of the respective material 28, 29, 30 is influenced, for example, by a density, a material type, a manufacturing process, etc. of the respective material 28, 29, 30 or of the respective section 15, 16, 17.
  • the materials 28, 29, 30 each have different material compositions.
  • the material composition of the first wall element 4 or of the heat transfer body 1 varies.
  • the sections 15, 16, 17, the heat transfer coefficients K1, K2, K3, the thermal insulation elements 25 and the segments 19, 20, 21 are shown as sharply demarcated from one another in the figures, this is just one of a large number of conceivable ones Embodiments of the heat transfer body 1. Because it is In particular, it is provided that the heat transfer coefficients K1, K2, K3 seamlessly merge into one another, which means that the sections 15, 16, 17, the thermal insulation elements 25 and the segments 19, 20, 21 can also seamlessly merge into one another. This applies in particular with regard to FIG. 4, in which case the materials 28, 29, 30 can seamlessly merge into one another in the heat transfer body 1 shown there. Alternatively, it can be provided that the sections 15, 16, 17 of the heat transfer body 1 or of the first wall element 4 are initially produced separately from one another and then, in particular with a material bond, connected to one another.
  • FIG. 5 Another embodiment of the heat transfer body 1, in which the heat transfer element 2 is formed by the material 26 of the first wall element 4, is shown in FIG. 5 in a schematic and sectional view of the heat transfer body 1 with a further embodiment of the heat transfer element 2.
  • the heat transfer element 2, which is formed by the material 26 of the first wall element 4 has at least the first material 28 and the second material 29.
  • the materials 28, 29 are joined together in a sandwich construction in order to at least partially form the material 26, with the two materials 28, 29 tapering in opposite directions along the main flow direction 14. In this way, along the main flow direction 14, there is a large number of different heat transfer coefficients K1, K2, K3.
  • FIG. 5 Another embodiment of the heat transfer body 1, in which the heat transfer element 2 is formed by the material 26 of the first wall element 4, is shown in FIG. 5 in a schematic and sectional view of the heat transfer body 1 with a further embodiment of the heat transfer element 2.
  • the heat transfer element 2, which is formed by the material 26 of the first wall element 4 has at least the first material 28 and
  • the material 28 has a high thermal insulation effect
  • the second material 29 has a low thermal insulation effect
  • the high heat transfer coefficient K3 results in the third section 17, which is mainly or mostly filled by the second material 29.
  • the heat transfer coefficient K2 results accordingly, the value of which lies between the first heat transfer coefficient K1 and the third heat transfer coefficient K3 is located.
  • the third material 30 of the material 26 or of the first wall element 4 can be arranged between the channel element 7 and the heat transfer element 2 .
  • the heat transfer element 2 has a uniform or constant thickness along the main flow direction 14, that the material 30 of the wall element 4 is omitted.
  • the inner surface 32 of the heat transfer element 2 and the inner surface 31 of the channel element 7 then coincide.
  • the inner surface 31 of the channel element 7 is then formed at least in regions by the inner surface 32 of the heat transfer element 2 .
  • FIG. 6 shows a schematic view of the heat transfer body 1 , the heat transfer element 2 having a heat transfer structure 33 through which the cooling fluid 8 can flow and which is arranged in the channel element 7 .
  • At least one flow parameter of the cooling fluid 8 can be influenced by means of the heat transfer structure 33 .
  • the cooling fluid 8 can be influenced with regard to a flow cross-section that is available to the cooling fluid 8 in the corresponding section 15, 16, 17 for flowing through the channel element 7.
  • the respective section 15, 16, 17 can have a different flow cross section through which the cooling fluid 8 can flow.
  • further parameters of the cooling fluid 8 flowing through the channel element 7 to be influenced or adjusted by means of the heat transfer structure 33 .
  • interactions between the parameters characterizing the flow of the cooling fluid 8 must be taken into account, which occur when only a single parameter is changed by the heat transfer structure 33 . For example, a change in the flow cross section and a change in the flow speed are related.
  • the heat transfer structure 33 has a multiplicity of longitudinal ribs 34 (shown for the first time in FIG. 12), which element 7 extend into the channel element. It is particularly provided that the respective longitudinal rib 34 is integrally connected to the first wall element 4, in particular on the inner surface 31 of the channel element 7, with the first wall element 4. For example, the longitudinal ribs 34 and the first wall element 4 can be formed integrally with one another. Since the longitudinal ribs 34 extend into the channel element 7, a particularly large heat transfer surface is created in the channel element 7, on which the cooling fluid 8 can flow or flow, so that a particularly efficient heat transfer from the longitudinal ribs 34 into the cooling fluid 8 can take place.
  • the channel element 7 has a different number of longitudinal ribs 34 in the respective section 15, 16, 17.
  • the channel element 7 has a large number of longitudinal ribs 34 in the third section 17 .
  • the channel element 7 has a particularly small number of longitudinal ribs 34 in this first section 15 .
  • the longitudinal ribs 34 are arranged parallel to the main flow direction 14 , ie parallel to a longitudinal central axis of the channel element 7 .
  • the respective longitudinal rib 34 is arranged obliquely to the longitudinal center axis of the channel element 7, for example in order to generate at least one turbulent flow area of the flow of the cooling fluid 8.
  • the heat transfer structure 33 shown in FIG. 6 has a multiplicity of through openings 35 which are delimited from one another and which, for the sake of clarity, are only occasionally provided with the corresponding reference symbols.
  • the respective through opening 35 penetrates through a material body 36 of the heat transfer structure 33. This means that the respective through opening 35 is free of a material of the heat transfer structure 33. Furthermore, the respective through-opening 35 can be flowed through by the cooling fluid 8 , so that the respective through-opening 35 completely penetrates the material body 36 of the heat transfer structure 33 .
  • the cooling fluid 8 flowing through the channel element 7 is only provided with a fraction of the flow cross-section that is provided by the wall elements 4, 6 or by the channel element 7 per se. Because the pure Flow cross section provided by the wall elements 4, 6 or purely by the channel element 7 is partially blocked by the material body 36 of the heat transfer structure 33 and is thus reduced.
  • At least one geometric variable of the heat transfer structure 33 can be adapted to the designated application of the heat transfer body 1, for example a longitudinal extent of the material body 36, a shape and/or a shape of the respective through-opening 35, a respective distance between the through-openings 35, etc.
  • the through-openings 35 are each arranged equidistantly from one another along the main flow direction 14 and along a transverse direction 37 of the heat transfer body. Consequently, the heat transfer structure 33 then has a lattice structure in this case.
  • the heat transfer structure 33 can be formed, at least in part, by a foam, in particular metallic foam, which is open-pored. This means that the pores of the foam then form the passage openings 35 .
  • the through-openings 35 or the pores of the (metallic) foam are then arranged irregularly or chaotically relative to one another along the main flow direction 14 and/or along the transverse direction 37 .
  • the lattice structure and/or the (metallic) foam and the channel element 7 are initially produced separately from one another and then the heat transfer structure 33 or the (metallic) foam and/or the lattice structure is introduced or installed in the channel element 7 will be. It is also possible for the channel element 7 and the heat transfer structure 33 to be formed in one piece with one another, for example by coextruding the material 26 of the first wall element 4 and a material 38 of the second wall element 6 together with the material of the material body 36 of the heat transfer structure 33.
  • the material of the heat transfer structure 33 and the material 26, 38 of the wall elements 4, 6 are materially connected to one another in order to ensure particularly efficient heat transfer from the material 26, 38 of the corresponding wall element 4 , 6 into the heat transfer structure 33 and consequently in the cooling fluid 8 flowing through the heat transfer structure 33 .
  • Fig. 7 shows a schematic and sectional view of the heat transfer body 1, in the channel element 7, the heat transfer structure 33 and the respec ge material 26, 38 of the respective wall element 4, 6 mitei nander are connected at connection points 39.
  • a material connection is mediated in each case between the heat transfer structure 33 and the corresponding wall element 4, 6.
  • the wall elements 4, 6 and the heat transfer structure 33 are soldered together at the respective connection point 39, welded, glued etc. It can be seen that in the first section 15, in which the low heat transfer coefficient K1 is provided, only a few of the Connec tion points 39 are arranged. Accordingly, more connection points 39 are arranged in the second section 16 than in the first section 15.
  • the heat transfer coefficient K2 is provided in the second section 16 due to the higher number of connection points 39, which is higher than the heat transfer coefficient K1.
  • the heat transfer coefficient K3 is provided in the third section 17, which is greater than the heat transfer coefficient K2 and/or than the first heat transfer coefficient K1. This is because there are more connection points 39 in the third section 17 than in the second section 16 and/or than in the first section 15.
  • FIG. 7 also shows some of the passage openings 35 through which the cooling fluid 8 flows during operation of the heat transfer body 1 .
  • the heat transfer structure 33 according to FIG. 7 has a plurality of legs 40, with two legs 40 directly adjacent to one another forming an angle a with one another.
  • the angle a in the main flow direction 14 is smaller than an adjacent angle a counter to the main flow direction 14 .
  • the win angle a in the main flow direction 14 becomes smaller.
  • the respective passage opening 35 penetrates the respective leg 40 perpendicularly, in particular if the heat transfer structure 33 has the lattice structure.
  • the respective through-opening 35 is thereby created or manufactured in the respective leg 40 by the through-opening 35 being punched out of a solid material of the leg 40 (see Fig. 8), whereby in particular the portion 41 of the solid material of the leg 40 which is punched out in the Stan zen of the respective through-opening 35 remains on the leg 40 in a cohesive manner.
  • the portion 41 remaining on the solid material of the leg 40 is then bent out of the through-opening 35 .
  • a flow resistance of the cooling fluid 8 flowing through the respective through-opening 35 can be influenced or adjusted by the portion 41 remaining on the leg 40, which was bent to open the through-opening 35, for example on the basis of an extent by which the bent portion 41 protrudes from the leg 40 was bent out. If this portion 41 of the material of the leg 40 has been bent particularly far out of the leg 40, this is favored by a particularly high flow speed. If the portion 41 of the leg 40 has been bent out of the leg 40 only very slightly, a flow of the cooling fluid 8 through the respective through-opening 35 is at least slowed down.
  • FIG. 8 shows a schematic view of the heat transfer body 1 with a further embodiment of the heat transfer structure 33. It can be seen that the legs 40 of the heat transfer structure 33 are arranged parallel to the main flow direction 14 in the channel element 7. It can also be seen that the portions 41 that have been bent out of the respective leg 40 to open the respective passage opening 35 point to a common side of the heat transfer structure 33, which in the present example can have a perforated plate. As an alternative to this, it can be provided that at least some of the parts 41, which can also be called sheet metal tongues, have been bent towards the corresponding other side of the perforated sheet metal or the heat transfer structure 33. 8 again shows the connection points 39 at which or by means of which the heat transfer structure 33 or the perforated plate is materially connected to the wall elements 4, 6 or to the corresponding materials 26, 38.
  • FIG. 9 shows a schematic plan view of the first wall element 4 of the heat transfer body 1, which forms the heat transfer structure 33 at least partially de.
  • the first wall element 4 has a multiplicity of deep-drawn areas or deep-drawn elements 42, of which only a few are provided with the corresponding reference symbols for reasons of clarity.
  • the respective deep-drawn area or the respective deep-drawn element 42 extends into the channel element 7 , which becomes clear when FIG. 9 is viewed together with FIG. 10 .
  • FIG. 10 shows a schematic and sectional view of the heat transfer body 1, which has the wall element 4 designed according to FIG.
  • the heat transfer structure 33 is at least partially formed by the wall element 4, in particular by wall element portions 43 that form the channel element 7. This is because the deep-drawn elements 42 or the wall element portions 43 extend completely between the inner surface 31 of the first wall element 4 and an inner surface 44 of the second wall element 6.
  • the inner surfaces 31, 44 together form an entire inner surface of the Form channel element 7.
  • the wall elements 4, 6 can be formed in one piece with one another.
  • the wall elements 4, 6 are manufactured separately from one another and then connected to one another. It is conceivable, for example, for the wall elements 4, 6 to be welded together, for example at the connection points 39 and/or along a respective edge 45 of the heat transfer body 1 or the respective wall element 4, 6.
  • a column structure is realized in the interior of the channel element 7 by the deep-drawn elements 42, with the respective column or the respective deep-drawn element 42 representing a flow obstacle for the cooling fluid 8 flowing through the channel element 7, in particular along the main flow direction 14, and consequently from the cooling fluid 8 flows around.
  • the entirety of the deep-drawn elements 42 in the channel element 7 provides a heat transfer surface that is made up of the outer peripheral surfaces of the deep-drawn elements 42.
  • Flow of the cooling fluid 8 onto the respective deep-drawn element 42 can also be adjusted or influenced by a relative position of the individual deep-drawn elements 42 to one another. For example, it can be provided (see FIG. 9) that the deep-drawn elements 42 to each other, although regular, but offset from each other are sorted.
  • the outer surface 11 of the traction accumulator 5 or the electrical or electronic device 3 and the outer surface 12 of the heat transfer body 1 are in contact with one another.
  • the traction accumulator 5 can adjoin the side of the heat transfer body 1 on which the first wall element 4 is arranged.
  • a corresponding cooling arrangement is shown in FIG. 1, for example. Looking at Fig. 10, it becomes clear that the cooling arrangement, which has the heat transfer body 1 and the electrical or electronic device 3, can also be formed in that an outer surface 46 of the second wall element 6 and the outer surface 11 of the electrical or electronic device 3 border each other. For the cooling arrangement shown in FIG.
  • Fig. 11 shows a schematic and sectional view of the heat transfer body 1 with a further embodiment of the heat transfer structure 33. Furthermore, it is shown in Fig. 11 that the inflow side 9 and the outflow side 10 can coincide, for example by being on one and the same side of the heat transfer transmission body 1 both an inflow opening 47 and an outflow opening 48 are arranged.
  • the heat transfer structure 33 which according to FIG. 11 has a large number of flow obstacles 49 in the channel element 7, and at least one of the wall elements 4, 6 are connected to one another with a material bond or are formed in one piece with one another, a particularly large heat transfer surface is provided inside the channel element 7.
  • the cooling fluid 8, which is preferably be air due to the flow obstacles 49 along the main flow direction 14 is repeatedly turbulently swirled, whereby the heat transfer from the heat transfer structure 33 in the cooling fluid 8 or in the air is further favored.
  • FIG. 12 shows a diagram in which a temperature on the outer surface 12 of the heat transfer body 1 is plotted against the longitudinal extension 13 .
  • the temperature according to the diagram shown in FIG. 12 results when the heat transfer body 1 is in operation or when the cooling arrangement is in operation.
  • a very specific example of operation of the electrical or electronic device 3 is described, namely a charging operation or charging mode of the electric traction accumulator 5, in which the traction accumulator 5 is charged by means of a DC voltage or by means of a direct current for a period of 30 minutes will.
  • the traction accumulator 5 is air-cooled by means of the heat transfer body 1, with the cooling fluid 8 or the air having a volume flow of 4 kg/min (kilograms per minute) and an inlet temperature of 10° C.
  • a respective number of longitudinal ribs 34 is used in the heat transfer body 1, which differs depending on the section 15, 16, 17.
  • twenty-two/22 longitudinal ribs 34 are arranged in the channel element 7 in the first section 15 .
  • Ninety/90 longitudinal ribs 34 are arranged in the channel element 7 in the second section 16 .
  • One hundred seventy-nine/179 longitudinal ribs 34 are arranged in the channel element 7 in the third section 17 .
  • the heat transfer coefficient K1 is 83 W/m 2 /K (watts per square meter per Kelvin).
  • the heat transfer coefficient K2 prevailing in the second section 16, in which 90% of the longitudinal ribs 34 extend into the channel element 7, is 130 W/m 2 /K.
  • the heat transfer coefficient K3 is 355 W/m 2 /K.
  • a line labeled 50 in the diagram in Fig. 12 characterizes the temperature profile of the cooling fluid 8 along the longitudinal extent 13 or along the main flow direction 14, so that it can be seen that the cooling fluid 8 or the air when it flows into the channel element 7 , i.e. 9.10 °C on the inflow side.
  • the cooling fluid 8 or the air With a flow through the channel element 7 or with a flow around the longitudinal ribs 34 within the channel element 7, the cooling fluid 8 or the air is heated at least until the cooling fluid 8 flows out of the channel element 7 on the outflow side 10 emanates. When it flows out or on the outflow side 10, the cooling fluid 8 or the air has a temperature of approximately 55.degree.
  • a line labeled 51 of the diagram in FIG. 12 characterizes a temperature profile of the outer surface 12 of a conventional heat transfer body. It can be seen that on the inflow side 9 the electrical or electronic device 3 or the traction accumulator 5 is cooled particularly efficiently, and the temperature profile of the outer surface 12 of the conventional heat transfer body (line 51) and the temperature profile of the cooling fluid 8 (line 50) along the longitudinal extent 13, that is to say starting from the inflow side 9 in the direction towards the outflow side 10, are at least essentially parallel.
  • the temperature gradient 52 occurring in the conventional heat transfer body can be reduced by about 50%, which is shown in the diagram in FIG. 12 by the temperature gradient 53.
  • This temperature gradient 53 which has been realized on the basis of the heat transfer body 1, is 20 K.
  • the accumulator cells or cell blocks in the first section 15 would be warmer than in connection with the conventional heat transfer body due to their own waste heat. Consequently, the temperature of the outer surface of the heat transfer body 1 (see line 54) is higher than that of the conventional heat transfer body.
  • the cooling fluid 8 or the air continues to flow through the channel element 7 , in particular into the second section 16 , heat from the electrical or electronic device 3 will continue to be transferred into the cooling fluid 8 .
  • a heat transfer performance is higher due to the higher heat transfer coefficient K2 (130 W/m 2 /K) compared to the first section 15, but as a result the temperature of the outer surface 12 can be kept in a particularly small corridor.
  • the cooling of the traction accumulator 5 continues in the third section 17, where the heat transfer coefficient K3 is 355 W/m 2 /K.
  • the heat transfer coefficient K3 is realized by the 179 longitudinal ribs 34 in the channel element 7 .
  • the accumulator cells of the traction accumulator 5 are cooled or tempered at least substantially uniformly along its longitudinal extent 13, so that the outer surface 12 of the heat transfer body 1 is always in a corridor or in the temperature gradient 53, which is 20K.
  • the heat transfer element 2 has at least one of the segments 19, 20, 21 and/or at least one of the thermal insulation elements 25 an electrothermal converter 55 or at least one is partially formed by this.
  • the electrothermal converter 55 which can be embodied in particular as a Peltier element, is shown as an example in Fig. 3 and offers the advantage that the wall element 4, 6 on which the electrothermal converter 55 is arranged or in which the electrothermal converter 55 embedded is to be heated and/or cooled as required.
  • a surface facing the channel element 7 forms of the electrothermal converter 55 is a heating element or a cooling element.
  • heating operation is enabled for the surface of the electrothermal converter 55 facing the channel element 7 with a first polarity of the electrical voltage
  • cooling operation is enabled for the surface of the electrothermal converter 55 facing the channel element 7 with a reversed polarity .
  • the channel element 7, in particular the cooling fluid 8 or the air flowing through it can be heated and/or cooled as required.
  • the segments (19, 20, 21) in the individual areas for heat transfer, the thermal insulation elements (25) or the transfer materials (26, 29) can be designed independently or separately from the cooling plate. In particular, these elements can only be added as “gap fillers” or insert components during the assembly process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertragungskörper (1) zum Temperieren einer Elektrik- oder Elektronikeinrichtung (3, 5), der ein erstes Wandelement (4, 6) und ein davon beabstandetes, zweites Wandelement (4, 6) aufweist, die ein von einem Kühlfluid (8) durchströmbares Kanalelement (7) begrenzen, das direkt zwischen den Wandelementen (4, 6) ausgebildet ist, wobei der Wärmeübertragungskörper (1) ein Wärmeübertragungselement (2) aufweist, das entlang einer Hauptdurchströmrichtung (14) des Kanalelements (7) zumindest zwei voneinander unterschiedliche Wärmeübertragungskoeffizienten (K1, K2, K3) bereitstellt.

Description

Wärmeübertragungskörper
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertragungskörper, insbesondere für ein Kraftfahr zeug, der im Patentanspruch 1 angegebenen Art.
Elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, insbesondere Kraftwagen, weisen eine Vielzahl von Elektrik- oder Elektronikeinrichtungen auf, deren höchster Wirkungsgrad in einem vorgegebenen Temperaturbereich vorliegt. Das bedeutet, es ist wünschenswert, diese Elektrik- oder Elektronikeinrichtungen schnellstmöglich derart zu temperieren, dass ein Betrieb dieser Elektrik- oder Elektronikeinrichtungen in dem vorgegebenen Temperatur bereich stattfindet. Bei der jeweiligen Elektrik- oder Elektronikeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine elektrische Energiespeichereinrichtung, insbesondere einen elektrischen Akkumulator, handeln. Besonders dann, wenn der elektrische Akkumulator als ein elektrischer Traktionsakkumulator („Traktionsbatterie“) ausgebildet ist, ist der elektrische Akkumulator dann besonders raumgreifend ausgebildet, um Anforderungen an ein zumindest teilelektrisches Fortbewegen des Kraftfahrzeugs bzw. des Kraftwagens gerecht zu werden.
Eine derartige Traktionsbatterie ist üblicherweise aus einer Vielzahl von Zellen bzw. Zell blöcken ausgebildet, was bedeutet, dass diese Zellen bzw. Zellblöcke zu temperieren sind, damit diese unter ihrem höchstmöglichen Wirkungsgrad betrieben werden können. Hierbei kann das Temperieren - je nach Ausgangssituation - ein Heizen und/oder ein Kühlen der jeweiligen Zelle bzw. des jeweiligen Zellblocks umfassen. Hierbei dient ins besondere das Kühlen dazu, die entsprechende Elektrik- oder Elektronikeinrichtung bzw. den Traktionsakkumulator vor einem Überhitzen und infolgedessen vor Beschädigung zu schützen. Es ist des Weiteren bekannt, eine von einem Kühlfluid durchströmbare Kühlplatte mit der zu temperierenden, insbesondere zu kühlenden, Elektrik- oder Elektronikeinrichtung di rekt zu kontaktieren, wobei dann in einem Kühlbetrieb von der Elektrik- oder Elektroni keinrichtung erzeugte und abzuführende Wärme von der Kühlplatte, insbesondere von dem diese durchströmenden Kühlfluid, abtransportiert wird.
Die DE 102015 107 170 A1 offenbart eine fluiddurchströmbare Kühlplatte zur Anord nung an eine Fahrzeug-Batteriekomponente, mit einer Bodenplatte und einer Deckplatte, die zueinander beabstandet angeordnet sind und die durch eine Klebeverbindung zu sammengefügt sind, wobei zwischen der Bodenplatte und der davon beabstandeten Deckplatte wenigstens ein fluiddurchströmbarer Kühlkanal angeordnet ist.
Jedoch besteht bei heutigen Elektrik- oder Elektronikkomponenten der Bedarf, diese be sonders gleichmäßig zu kühlen, insbesondere hinsichtlich der besonders raumgreifen den Gestalt der Elektrik- oder Elektronikkomponente, insbesondere des Traktionsakku mulators. Denn es entsteht bei herkömmlichen Kühlplatten zwischen einer Einströmseite und einer Ausströmseite, über welche das Kühlfluid in die herkömmliche Kühlplatte ein strömt bzw. aus dieser ausströmt, ein Temperaturgefälle, was dazu führt, dass nahe an der Einströmseite angeordnete Komponenten der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung, etwa nahe an der Einströmseite angeordnete Zellen bzw. Zellblöcke der Traktionsbatte rie, viel stärker gekühlt werden, als Komponenten bzw. Zellen/Zellblöcke, die nah an der Ausströmseite der Kühlplatte angeordnet sind. Denn indem das Kühlfluid von der Ein strömseite in Richtung hin zu der Ausströmseite durch die Kühlplatte strömt, nimmt es von der Elektrik- oder Elektronikkomponente abzuführende Wärme auf und wird dadurch erwärmt. Das bedeutet, dass das Kühlfluid bereits erwärmt ist, wenn es an den nahe der Ausströmseite angeordneten Komponenten ankommt, sodass ein Vermögen des Kühl fluids, weitere Wärme aufzunehmen, zumindest verringert ist, die von den Komponenten nahe der Ausströmseite abzuführende Wärme in gleichem Maße aufzunehmen, wie von den Komponenten, die nahe an der Einströmseite angeordnet sind. Infolgedessen liegt bei einer herkömmlichen Kühlplatte eine ungleichmäßige Kühlung bzw. Temperierung der Komponenten der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung vor, die mittels der herkömmli chen Kühlplatte gekühlt wird. Hieraus resultiert eine unterschiedliche Wärmebelastung für die jeweiligen Komponenten der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung und infolgedes- sen eine unterschiedliche (elektrische) Belastbarkeit sowie Alterung der entsprechenden Komponenten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmeübertragungskörper bereitzu stellen, mittels dessen eine Elektrik- oder Elektronikkomponente, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, besonders gleichmäßig temperierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wärmeübertragungskörper mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist demnach ein Wärmeübertragungskörper zum Temperieren einer Elektrik- oder Elektronikeinrichtung vorgesehen, der ein erstes Wandelement und ein davon beabstandetes, zweites Wandelement aufweist. Das erste Wandelement und das zweite Wandelement sind aneinander befestigt, wodurch durch die Wandelemente ein von einem Kühlfluid, beispielsweise Luft, durchströmbares Kanalelement begrenzt bzw. ausgebildet ist. Mit anderen Worten bilden eine Innenoberfläche des ersten Wandele ments und eine Innenoberfläche des zweiten Wandelements miteinander eine Innen oberfläche des Kanalelements, sodass das Kühlfluid, wenn es zwischen den Innenober flächen der Wandelemente hindurchströmt, durch das Kanalelement hindurchströmt. Folglich ist das Kanalelement direkt zwischen den Wandelementen ausgebildet.
Um nun den Wärmeübertragungskörper zum besonders gleichmäßigen Temperieren der Elektrik- oder Elektronikkomponente auszubilden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wärmeübertragungskörper ein Wärmeübertragungselement aufweist, das ent lang einer Hauptdurchströmrichtung des Kanalelements zumindest zwei voneinander un terschiedliche Wärmeübertragungskoeffizienten bereitstellt. Hierbei ist unter der Haupt durchströmrichtung eine Strömrichtung zu verstehen, entlang derer oder in welcher zu mindest ein Großteil des Kühlfluids durch das Kanalelement strömt, sofern das Kühlfluid entsprechend angetrieben ist, beispielsweise durch das Kanalelement gepumpt wird.
Das Wärmeübertragungselement, das entlang der Hauptdurchströmrichtung die zumin dest zwei voneinander unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten, insbesonde- re eine Vielzahl von voneinander unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten, das heißt mehr als zwei voneinander unterschiedliche Wärmeübertragungskoeffizienten, bereitstellt, weist demnach eine Anzahl von Abschnitten auf, die einer Anzahl der bereit gestellten Wärmeübertragungskoeffizienten entspricht. Sind also mittels des Wärme übertragungselements zwei voneinander unterschiedliche Wärmeübertragungskoeffi zienten bereitgestellt, weist das Wärmeübertragungselement dementsprechend zwei Ab schnitte auf, wobei ein erster dieser Abschnitte einen ersten der Wärmeübertragungsko effizienten aufweist, wohingegen ein zweiter der Abschnitte einen zweiten der Wärme übertragungskoeffizienten aufweist.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass wenigstens eines der Wandelemente dazu aus gebildet ist, die Elektrik- oder Elektronikeinrichtung, beispielsweise einen elektrischen Akkumulator, insbesondere Traktionsakkumulator eines Kraftwagens, direkt zu kontaktie ren, sodass Wärme, die von dem elektrischen Traktionsakkumulator abzuführen ist, aus diesem austritt, um über das direkt an den T raktionsakkumulator anliegende der Wan delemente in das Kanalelement und schließlich in das Kühlfluid überzugehen.
Da die zumindest zwei durch das Wärmeübertragungselement bereitgestellten Wärme übertragungskoeffizienten voneinander unterschiedlich sind, ist es inhärent, dass einer der Wärmeübertragungskoeffizienten größer ist als der entsprechend andere der Wär meübertragungskoeffizienten. In besonders vorteilhafter Anordnung des Wärmeübertra gungselements ist vorgesehen, dass der Abschnitt des Wärmeübertragungselements, das den niedrigeren der Wärmeübertragungskoeffizienten bereitstellt, nah an einer Ein- strömseite oder Einströmöffnung des Kanalelements angeordnet ist, wohingegen dann der Abschnitt des Wärmeübertragungselements, der den höheren der Wärmeübertra gungskoeffizienten bereitstellt, nah an einer Ausströmöffnung oder Ausströmseite des Kanalelements angeordnet ist. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass das Kühlfluid, im Betrieb des Wärmeübertragungskörpers, insbesondere in einem Kühlbetrieb, über die Einströmseite bzw. Einströmöffnung in das Kanalelement einströmt, das Kanalelement durchströmt und schließlich über die Ausströmseite bzw. Ausströmöffnung aus dem Ka nalelement ausströmt. In dieser vorteilhaften Anordnung des Wärmeübertragungsele ments ist gewährleistet, dass entsprechend dem niedrigeren der Wärmeübertragungsko effizienten an der Einströmseite des Kanalelements ein erster, geringer Wärmeanteil von dem Traktionsakkumulator in das Kanalelement bzw. in das Kühlfluid übergeht, wohin- gegen an der Ausströmseite entsprechend dem höheren der Wärmeübertragungskoeffi zienten ein zweiter Anteil der Wärme von dem Traktionsakkumulator in das Kanalele ment bzw. in das Kühlfluid übergeht, wobei dieser zweite Anteil größer als der erste bzw. geringere Anteil ist. Mit anderen Worten wird an der Einströmseite verhindert, dass das Kühlfluid dort in unerwünschter Weise zu stark erwärmt wird, sodass ein Vermögen des Kühlfluids an dieser Stelle nicht sofort, beispielsweise unter einem Einströmen in das Kanalelement, ausgeschöpft bzw. ausgenutzt wird. Durchströmt dieses Kühlfluid dann weiter entlang der Hauptdurchströmrichtung das Kanalelement in Richtung hin zu der Ausströmseite, geht der zweite Wärmeanteil über den Abschnitt des Wärmeübertra gungselements mit dem höheren Wärmeübertragungskoeffizienten besonders effizient in das Kanalelement bzw. in das Kühlfluid über, da - wie zuvor erwähnt - das Kühlfluid noch Vermögen aufweist, weitere Wärme aufzunehmen.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Traktionsakkumulator mittels des Wärme übertragungskörpers entlang der Hauptdurchströmrichtung des Kanalelements gleich mäßig gekühlt wird. Da der elektrische Traktionsakkumulator eine Vielzahl von Akkumu latorzellen bzw. Akkumulatorzellblöcken aufweist, kann so sichergestellt werden, dass die Akkumulatorzellen bzw. -zellblöcke gleichmäßig gekühlt werden. Folglich unterliegen die Akkumulatorzellen bzw. Akkumulatorzellblöcke einer zumindest im Wesentlichen gleicher Alterung und sind zumindest im Wesentlichen gleich belastbar.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Wärmeübertragungskörpers werden die zu mindest zwei voneinander unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten dadurch bereitgestellt, dass das Wärmeübertragungselement durch ein Material wenigstens eines der Wandelemente gebildet ist, das entlang der Hauptdurchströmrichtung des Kanalele ments zumindest zwei unterschiedliche Materialeigenschaften aufweist. Weist der Wär meübertragungskörper mehr als zwei voneinander unterschiedliche Wärmeübertra gungskoeffizienten auf, also eine Vielzahl von unterschiedlichen Wärmeübertragungsko effizienten, weist das entsprechende Material des jeweiligen Wandelements entlang der Hauptdurchströmrichtung eine Vielzahl von unterschiedlichen Materialeigenschaften auf. Insbesondere weist das Wandelement die unterschiedlichen Materialeigenschaften auf, das dazu ausgebildet ist, an der Elektrik- oder Elektronikkomponente bzw. an dem Trak tionsakkumulator direkt zur Anlage zu kommen, um den Traktionsakkumulator zu tempe rieren bzw. zu kühlen. Die Materialeigenschaften des entsprechenden Wandelements werden durch Kenngrö ßen des entsprechenden Materials bestimmt. Beispiele für eine solche Kenngröße sind Dichte, Materialart etc. Des Weiteren kann ein Verarbeitungsverfahren bzw. Herstel lungsverfahren des entsprechenden Wandelements bzw. Materials Einfluss auf die Ma terialeigenschaften haben. Ebenfalls ergibt sich durch unterschiedliche Materialeigen schaften ein jeweils unterschiedlicher Wärmeübertragungskoeffizient, da die Materialei genschaften und der jeweilige Wärmeübertragungskoeffizient miteinander korrespondie ren oder voneinander abhängig sind. Hierbei kann vorgesehen sein, dass ein jeweiliges Material des Wandelements mit den entsprechenden Materialeigenschaften und ein wei teres Material des entsprechenden Wandelements nahtlos ineinander übergehen, bei spielsweise miteinander einstückig ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Materialien oder Materialabschnitte eines einzigen Wandelements scharf gegenei nander abgegrenzt sein, beispielsweise separat voneinander hergestellt sein und zur Bildung des Wandelements miteinander verbunden werden. Im einfachsten Fall liegen dann die Materialien bzw. Materialabschnitte direkt aneinander an. Optional können die Materialien bzw. Materialabschnitte zum Bilden des entsprechenden Wandelements stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden werden.
Indem das Wärmeübertragungselement durch ein Material eines der Wandelemente o- der beider Wandelemente gebildet ist, ist der Wärmeübertragungskörper besonders bau raumeffizient ausgebildet, da kein separater Bauraum für das Wärmeübertragungsele ment vorzusehen ist.
Es hat sich als weiter vorteilhaft herausgestellt, wenn das Wärmeübertragungselement an einer Außenoberfläche wenigstens eines der Wandelemente zumindest ein Ther- moisolationselement aufweist, das entlang der Hauptdurchströmrichtung des Kanalele ments die zumindest zwei voneinander unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizien ten bereitstellt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein erstes Thermoisolationselement ei nen ersten der beiden unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten bereitstellt und ein von dem ersten unterschiedliches zweites Thermoisolationselement den zweiten der beiden unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten bereitstellt. Das bedeu tet, dass, wenn eine Vielzahl von entsprechend ausgebildeten Thermoisolationselemen- ten vorhanden ist, die Vielzahl von voneinander unterschiedlichen Wärmeübertragungs- koeffizienten bereitstellbar oder bereitgestellt ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Thermoisolationselemente separat voneinander hergestellt sind und auf die entsprechende Außenoberfläche des entsprechenden Wandelements aufgebracht bzw. dort angebracht werden. Je nach Anzahl und Anordnung, das heißt positioneller Lage, der Thermoisolationselemente an bzw. auf der Außenoberfläche lässt sich so die Vielzahl der unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten bedarfsgerecht ausbil den. Folglich ist der Wärmeübertragungskörper dann besonders flexibel bzw. vielseitig einsetzbar und auf entsprechende Anwendungsgebiete anpassbar.
In diesem Zusammenhang ist der Wärmeübertragungskörper besonders bauraumeffi zient ausbildbar, wenn das wenigstens eine Thermoisolationselement zumindest teilwei se in das Material des entsprechenden Wandelements eingebettet ist. Das bedeutet, dass eine Außenoberfläche des entsprechenden Thermoisolationselements zumindest teilweise die Außenoberfläche des Wandelements bildet, in welches das Thermoisolati onselement eingebettet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das entsprechende Thermoisolationselement bzw. die Thermoisolationselemente vollständig von dem Mate rial des entsprechenden Wandelements umschlossen ist/sind.
Einer weiteren Ausführungsform des Wärmeübertragungskörpers zufolge, weist das Wärmeübertragungselement in dem Kanalelement eine von dem Kühlfluid durchström- bare Wärmeübertragungsstruktur auf, mittels derer wenigstens ein Strömungsparameter des Kühlfluids beeinflussbar ist. Bei dem Strömungsparameter handelt es sich um einen die Strömung des Kühlfluids charakterisierenden Parameter, beispielsweise einen Strö mungsquerschnitt, eine Strömungsgeschwindigkeit etc. Hierbei wird der entsprechende Wärmeübertragungskoeffizient insbesondere dadurch beeinflusst bzw. bestimmt, inwie weit das Kühlfluid eine Wärmeübertragungsoberfläche der Wärmeübertragungsstruktur umströmt. Um beispielsweise einen niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten in zu mindest einem Abschnitt des Kanalelements bereitzustellen, ist vorgesehen, dass die Wärmeübertragungsstruktur derart ausgebildet ist, dass das durch das Kanalelement hindurchströmende Kühlfluid an dieser Stelle lediglich eine besonders kleine Wärme übertragungsoberfläche der Wärmeübertragungsstruktur beströmt bzw. überstreicht und/oder besonders schnell durch die Wärmeübertragungsstruktur hindurchströmt. Die Wärmeübertragungsstruktur kann beispielsweise eine Vielzahl von Längsrippen auf weisen, die insbesondere parallel zu der Hauptdurchströmrichtung des Kanalelements in diesem angeordnet sind bzw. in dieses hineinragen. Hierbei bilden die Oberflächen der Längsrippen die Wärmeübertragungsoberfläche des Wärmeübertragungselements, so- dass eine Anzahl der in dem Kanalelement vorhandenen Längsrippen direkt mit dem entsprechenden Wärmeübertragungskoeffizienten an dieser Stelle des Kanalelements korrespondiert. Sind also besonders viele Längsrippen in dem Kanalelement an der Stel le angeordnet, ist bei dem Wärmeübertragungskörper an dieser Stelle ein besonders hoher Wärmeübertragungskoeffizient bereitgestellt. Hierbei wird besonders deutlich, dass generell bei der Wärmeübertragungsstruktur, wenn von dem Wärmeübertragungs koeffizienten die Rede ist, nicht ein rein physikalischer Materialkennwert gemeint ist. Stattdessen ist der Wärmeübertragungskoeffizient nicht nur durch eine Materialwahl be einflussbar oder auslegbar, sondern darüber hinaus durch eine entsprechende positio neile Anordnung von Bestandteilen des Wärmeübertragungskörpers sowie durch Ausbil dung unterschiedlicher Strömungsverhältnisse in dem Kanalelement.
Alternativ oder zusätzlich zu der Ausgestaltung der Wärmeübertragungsstruktur mit den Längsrippen kann die Wärmeübertragungsstruktur eine Vielzahl von voneinander abge grenzten Durchgangsöffnungen aufweisen, die jeweils von dem Kühlfluid durchströmbar sind. Hierbei können zumindest einige der Durchgangsöffnungen regelmäßig zueinander angeordnet sein. Das bedeutet, dass die Wärmeübertragungsstruktur in diesem Fall dann eine Gitterstruktur aufweist. Alternativ oder zusätzlich, beispielsweise bei einem weiteren Anteil der Durchgangsöffnungen, können diese unregelmäßig zueinander an geordnet sein. In diesem Fall weist die Wärmeübertragungsstruktur dann beispielsweise einen Schaum, insbesondere Metallschaum, auf, dessen Durchgangsöffnungen dann als Poren ausgebildet sind, die von dem Kühlfluid durchströmbar sind. Das bedeutet, dass der Schaum bzw. Metallschaum ein offenporiger Schaum ist.
Die Wärmeübertragungsstruktur - das heißt die Längsrippen, die Gitterstruktur und/oder die Schaumstruktur - kann als ein Einbauelement für das Kanalelement betrachtet wer den. Das bedeutet, dass das Kanalelement bzw. die Wandelemente des Wärmeübertra gungskörpers und die Wärmeübertragungsstruktur bzw. das Einbauelement zunächst voneinander separat hergestellt werden und die Wärmeübertragungsstruktur dann in das Kanalelement eingebracht wird. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass die Wärmeübertra- gungsstruktur und das Kanalelement einstückig miteinander ausgebildet werden, bei spielsweise coextrudiert.
Im Zusammenhang mit der Wärmeübertragungsstruktur hat sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, wenn diese durch das Kanalelement bildende Anteile wenigstens eines der Wandelemente gebildet ist. Insbesondere erstrecken sich diese Anteile des das Ka nalelement bildenden Wandelements in das Kanalelement hinein, insbesondere über ei nen gesamten Durchmesser des Kanalelements. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Längsrippen einstückig mit einem der Wandelemente ausgebildet sind.
Das bedeutet, dass die jeweilige Längsrippe ein jeweiliger Anteil des entsprechenden Wandelements ist, das sich in das Kanalelement hineinerstreckt bzw. das sich durch das Kanalelement hindurcherstreckt. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmeübertra gungsstruktur durch das Kanalelement bildende Anteile wenigstens eines der Wandele mente gebildet sein. Eine mögliche Ausführungsform hierzu ist, dass das entsprechende der Wandelemente eine Vielzahl von Tiefziehelementen bzw. tiefgezogenen Vorsprün gen aufweist, die sich von der Innenoberfläche des Wandelements hin zu der Innenober fläche des entsprechend anderen der Wandelemente erstrecken, wobei die beiden Wandelemente dann zumindest über die Tiefziehelemente miteinander verbunden sind. So ist in dem Kanalelement eine Säulenstruktur vorhanden, wobei die jeweilige Säule durch ein jeweiliges der Tiefziehelemente gebildet ist. Im Inneren des Kanalelements er streckt sich dann das jeweilige Tiefziehelement vollständig zwischen der Innenoberfläche des ersten Wandelements und der Innenoberfläche des zweiten Wandelements. In be vorzugter Ausführungsform sind die Tiefziehelemente entlang der Hauptdurchströmrich- tung zueinander versetzt.
Durch die Wärmeübertragungsstruktur im Inneren des Kanalelements ist der Wärme übertragungskörper noch flexibler bzw. vielseitiger einsetzbar, indem je nach Bedarf, das heißt je nach designiertem Einsatzzweck, die Wärmeübertragungsstruktur ausgebildet wird. Für den Fall, dass die Wärmeübertragungsstruktur als das Einbauelement ausge bildet ist, ergibt sich des Weiteren der Vorteil, dass zunächst die Wandelemente und das Kanalelement hergestellt werden können und der Wärmeübertragungskörper dann durch das Einbringen des Einbauelements in das Kanalelement entsprechend seinem desig nierten Einsatzzweck angepasst bzw. modifiziert wird. Denn je nach Ausgestaltung der Wärmeübertragungsstruktur stellt diese wenigstens einen entsprechenden Wärmeüber- tragungskoeffizient bereit, sodass mehrere Wärmeübertragungsstrukturen, die in ein gemeinsames Kanalelement eingebracht sind, die zumindest zwei voneinander unter schiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten bereitstellen.
Schließlich ist in alternativer Ausgestaltung des Wärmeübertragungskörpers vorgesehen, dass das Wärmeübertragungselement wenigstens einen elektrothermischen Wandler, beispielsweise ein Peltier-Element, aufweist, mittels dessen das Kanalelement tempe rierbar ist. Insbesondere ist mittels des Peltier-Elements bzw. mittels des elektrothermi schen Wandlers zumindest ein Abschnitt des Kanalelements temperierbar. Je nach Po lung einer elektrischen Spannung an elektrischen Kontakt- bzw. Anschlusselementen des elektrothermischen Wandlers und/oder je nach Einbaulage des elektrothermischen Wandlers ist mittels des elektrothermischen Wandlers bzw. mittels des Peltier-Elements das Wandelement kühlbar oder heizbar, an/in welchem der elektrothermische Wandler angeordnet ist. Da das entsprechende Wandelement das Kanalelement zumindest teil weise bildet, ist hierdurch das Kanalelement entsprechend heizbar oder kühlbar.
In bevorzugter Ausführungsform des Wärmeübertragungselements, das den elekt rothermischen Wandler aufweist, bildet das entsprechende Wandelement eine Wärme senke für den elektrothermischen Wandler. Das bedeutet, dass das Peltier-Element der art angeordnet und angesteuert wird, dass dessen Heizseite näher an dem Kanalele ment angeordnet ist als die Kühlseite des Peltier-Elements.
Bei dem den elektrothermischen Wandler aufweisenden Wärmeübertragungselement ist es insbesondere von Vorteil, dass durch entsprechendes individuelles Ansteuern des elektrothermischen Wandlers der Wärmeübertragungskörper bedarfsgerecht gekühlt und/oder geheizt werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmals kombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische und geschnittene Ansicht eines Wärmeübertragungskör pers, dessen Wärmeübertragungselement drei voneinander unterschiedli chen Wärmeübertragungskoeffizienten bereitstellt;
Fig. 2 eine schematische und geschnittene Ansicht des Wärmeübertragungskör pers mit einerweiteren Ausführungsform des Wärmeübertragungselements;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht des Wärmeübertragungskörpers, dessen Wärmeübertragungselement an einer Außenoberfläche angebracht ist;
Fig. 4 eine schematische Draufsicht des Wärmeübertragungskörpers mit einer wei teren Ausführungsform des Wärmeübertragungselements;
Fig. 5 eine schematische und geschnittene Ansicht des Wärmeübertragungskör pers mit einerweiteren Ausführungsform des Wärmeübertragungselements;
Fig. 6 eine schematische Ansicht des Wärmeübertragungskörpers, wobei das Wärmeübertragungselement eine Wärmeübertragungsstruktur aufweist;
Fig. 7 eine schematische und geschnittene Ansicht des Wärmeübertragungskör pers aus Fig. 6;
Fig. 8 eine schematische Ansicht des Wärmeübertragungskörpers mit einer weite ren Ausführungsform der Wärmeübertragungsstruktur;
Fig. 9 eine schematische Draufsicht eines Wandelements des Wärmeübertra gungskörpers, welches die Wärmeübertragungsstruktur bildet;
Fig. 10 eine schematische und geschnittene Ansicht des Wärmeübertragungskör pers aus Fig. 9; Fig. 11 eine schematische und geschnittene Ansicht des Wärmeübertragungskör pers mit einer weiteren Ausgestaltung der Wärmeübertragungsstruktur; und
Fig. 12 ein Diagramm, bei welchem eine Temperatur an der Außenoberfläche des Wärmeübertragungskörpers über dessen Längserstreckung aufgetragen ist.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine schematische und geschnittene Ansicht eines Wärmeübertragungskör pers 1, dessen Wärmeübertragungselement 2 drei voneinander unterschiedliche Wär meübertragungskoeffizienten K1, K2, K3 bereitstellt. Der Wärmeübertragungskörper 1 ist dazu ausgebildet, eine Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 zu temperieren. Hierzu grenzt ein erstes Wandelement 4 des Wärmeübertragungskörpers 1 direkt oder - wie vorliegend abgebildet - indirekt an die Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 an.
Die Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 weist in ihrem Inneren eine Vielzahl von elektri schen oder elektronischen Bauelementen auf, die aufgrund eines Betriebs der Elektrik oder Elektronikeinrichtung 3 Wärme oder Abwärme erzeugen, die von dem jeweiligen elektrischen oder elektronischen Bauelement abzuführen ist, bevor die Wärme ein kriti sches Maß im Inneren der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 überschreiten würde, um ein Überhitzen und infolgedessen Beschädigen der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 zu vermeiden. Beispielsweise kann es sich bei den elektrischen oder elektronischen Bauelementen im Inneren der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 um jeweilige Akku mulatorzellen bzw. Akkumulatorzellblöcke handeln, sodass dann die Elektrik- oder Elekt ronikeinrichtung 3 als ein elektrischer Akkumulator ausgebildet sein kann oder diesen zumindest aufweist. Im vorliegenden Beispiel ist die Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 als ein Traktionsakkumulator 5 ausgebildet, der heutzutage in modernen Kraftfahrzeu gen Verwendung findet, die zumindest teilweise elektrisch betreibbar bzw. fortbewegbar ausgebildet sind. Folglich ist der Traktionsakkumulator 5, der auch als Hochvoltspeicher bezeichnet werden kann, zum Einsatz in einem Kraftwagen, insbesondere Personen kraftwagen und/oder Lastkraftwagen, ausgebildet, wobei der Traktionsakkumulator 5 bzw. der Hochvoltspeicher mit einer elektrischen Antriebseinheit des Kraftwagens ver bunden oder verbindbar ist, um in einem motorischen Betrieb der elektrischen Antriebs- einheit dieser elektrische Energie bereitzustellen. In einem generatorischen Betrieb der elektrischen Antriebseinheit stellt diese dem Traktionsakkumulator 5 elektrische Energie bereit, sodass der Traktionsakkumulator 5 dann mittels der elektrischen Antriebseinheit geladen oder wieder aufgeladen wird. Dementsprechend weist die als der T raktionsak- kumulator 5 ausgebildete Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 wenigstens zwei Be triebsmodi auf, nämlich einen (elektrischen) Lademodus und einen (elektrischen) Ent lademodus.
Um die einzelnen Akkumulatorzellen bzw. -zellblöcke besonders effizient zu betreiben, ist der Traktionsakkumulator 5 bzw. die Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 mittels des Wärmeübertragungskörpers 1 temperierbar, das heißt kühlbar und/oder heizbar. Der Wärmeübertragungskörper 1 weist hierzu ein von dem ersten Wandelement 4 beab- standetes, zweites Wandelement 6 auf, wobei das erste Wandelement 4 und das zweite Wandelement 6 miteinander ein Kanalelement 7 begrenzen oder bilden. Mit anderen Worten sind die Wandelemente 4, 6 über das Kanalelement 7 voneinander beabstandet. Insoweit grenzt das Kanalelement 7 sowohl an das erste Wandelement 4 als auch an das zweite Wandelement 6 direkt an. Das Kanalelement 7 ist von einem Kühlfluid 8, vor liegend Luft, durchströmbar. Das bedeutet, dass in einem Betrieb des Wärmeübertra gungskörpers 1, beispielsweise in einem Kühlbetrieb, das Kühlfluid 8 über eine Ein- strömseite 9 in das Kanalelement 7 einströmt, dieses durchströmt und über eine Aus- strömseite 10 aus dem Kanalelement 7 herausströmt. Das bedeutet, dass sich das Ka nalelement 7 vollständig zwischen der Einströmseite 9 und der Ausströmseite 10 er streckt. Anders ausgedrückt sind die Einströmseite 9 und die Ausströmseite 10 miteinan der über das Kanalelement 7 fluidisch verbunden. Um ein Strömen des Kühlfluids 8 durch das Kanalelement 7 hindurch zumindest zu unterstützen, kann vorgesehen sein, dass das Kühlfluid 8 mittels einer Antriebseinheit (nicht gezeigt), beispielsweise einer Pumpe, angetrieben wird. Dann sind die Einströmseite 9 des Kanalelements 7 und eine Druckseite der Pumpe bzw. der Antriebseinheit fluidisch miteinander verbunden.
Wenigstens eines der Wandelemente 4, 6 - im vorliegenden Beispiel das erste Wan delement 4 - ist dazu ausgebildet, die Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 bzw. den Traktionsakkumulator 5 zu kontaktieren. Hierzu sind eine Außenoberfläche 11 der Elekt rik- oder Elektronikeinrichtung 3 bzw. des Traktionsakkumulators 5 und eine Außenober- fläche 12 des Wärmeübertragungskörpers 1 thermisch leitend bzw. thermisch leitfähig miteinander verbunden, beispielsweise unmittelbar oder mittelbar aneinander anliegend.
Der Traktionsakkumulator 5 weist entlang einer seiner Außenabmessungen, beispiels weise entlang seiner Längserstreckung 13, die (Vielzahl der) Akkumulatorzellen bzw. Akkumulatorzellblöcke auf, sodass es entlang der Außenabmessung bzw. Längserstre ckung 13 dazu kommt, dass die Akkumulatorzellen bzw. Elektro- oder Elektronikbauteile, die nah an der Einströmseite 9 angeordnet sind, stärker gekühlt werden als Akkumula torzellen bzw. Elektro- oder Elektronikbauteile, die entlang der Längserstreckung 13 wei ter von der Einströmseite 9 entfernt angeordnet sind. Im Sinne einer einfachen Be schreibung wird hierfür angenommen, dass das Kanalelement 7, insbesondere eine Hauptdurchströmrichtung 14 des Kanalelements 7, und die entsprechende Außenab messung, vorliegend die Längserstreckung 13, parallel zueinander angeordnet sind, ins besondere zusammenfallen. Dies schließt aber eine schräge Anordnung des Kanalele ments 7 bzw. dessen Hauptdurchströmrichtung 14 in Bezug zu der Elektrik- oder Elekt ronikeinrichtung 3 nicht aus. Des Weiteren können mehr als ein Kanalelement 7 vorge sehen sein.
Ebenfalls im Sinne einer einfachen Beschreibung sind in Fig. 1 ein erster Abschnitt 15, ein zweiter Abschnitt 16 und ein dritter Abschnitt 17 des Wärmeübertragungskörpers 1 bzw. der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 eingezeichnet. Des Weiteren ist zwischen dem Traktionsakkumulator 5 und dem ersten Wandelement 4 des Wärmeübertragungs körpers 1 das Wärmeübertragungselement 2 angeordnet, sodass die Außenoberfläche 11 des Traktionsakkumulators 5 und eine Außenoberfläche 18 des ersten Wandele ments 4 über das Wärmeübertragungselement 2 miteinander verbunden sind. Hierbei grenzt das Wärmeübertragungselement 2 sowohl direkt an die Außenoberfläche 11 des Traktionsakkumulators 5 als auch an die Außenoberfläche 18 des ersten Wandelements 4 an.
Im ersten Abschnitt 15 stellt das Wärmeübertragungselement 2 den ersten Wärmeüber tragungskoeffizient K1 bereit, im zweiten Abschnitt 16 den zweiten Wärmeübertragungs koeffizient K2 und im dritten Abschnitt 17 den dritten Wärmeübertragungskoeffizient K3. Es ist vorliegend vorgesehen, dass der niedrigste der Wärmeübertragungskoeffizienten K1, K2, K3 im ersten Abschnitt 15 angeordnet ist, wobei der nächsthöhere der Wärme- Übertragungskoeffizienten K1, K2, K3 entlang der Hauptdurchströmrichtung 14 bzw. ent lang der Längserstreckung 13 direkt anschließt. Im vorliegenden Beispiel gilt: K1 < K2 < K3. Das bedeutet, dass der Wärmeübertragungskoeffizient entlang der Hauptdurch strömrichtung 14 stets ansteigt. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft zu verstehen, denn es ist denkbar, dass, beispielsweise abhängig von einer entsprechenden Anordnung und/oder Art der in der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 eingesetzten Elektro- oder Elektronikbauelementen ein anderer Verlauf des Wärmeübertragungskoeffizienten ent lang der Hauptdurchströmrichtung 14 bevorzugt ist.
Eine Ausgestaltung des Wärmeübertragungskörpers 1, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, hat beispielsweise zum Ziel, die Akkumulatorzellen entlang der Hauptdurchströmrichtung 14 bzw. entlang der Längserstreckung 13 gleichmäßig zu kühlen. Hierzu werden im Fol genden Mittel beschrieben, wie der jeweilige Wärmeübertragungskoeffizient, beispiels weise abschnittsweise, bedarfsgerecht bereitgestellt werden kann. So weist das Wärme übertragungselement 2 - beispielsweise je Abschnitt 15, 16, 17 - ein jeweiliges Segment 19, 20, 21 auf, wobei das Segment 19 im ersten Abschnitt 15 den niedrigen Wärmeüber tragungskoeffizienten K1 bereitstellt, das Segment 20 im zweiten Abschnitt 16 den mitt leren Wärmeübertragungskoeffizienten K2 bereitstellt und das Segment 21 im dritten Abschnitt 17 den hohen Wärmeübertragungskoeffizienten K3 bereitstellt. Es ergibt sich dann im Kühlbetrieb des Wärmeübertragungskörpers 1, dass ein Kühlfluidanteil im ers ten Abschnitt 15 gemäß dem niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten K1 vergleichs weise wenig Wärme bzw. Abwärme des Traktionsakkumulators 5 aufnimmt. Strömt die ser Anteil des Kühlfluids dann weiter in den zweiten Abschnitt 16, geht gemäß dem zwei ten Wärmeübertragungskoeffizienten K2 mehr Wärme als im ersten Abschnitt 15 in den Kühlfluidanteil über. Im dritten Abschnitt 17, das heißt wenn der entsprechende Kühlflu idanteil dorthin geströmt ist, geht dann entsprechend dem dritten Wärmeübertragungs koeffizienten K3 mehr Wärme als im zweiten Abschnitt 16 bzw. im ersten Abschnitt 15 in den entsprechenden Kühlfluidanteil über. Das bedeutet, dass das Kühlfluid 8 unter ei nem Durchströmen des Kanalelements 7 entlang dessen Hauptdurchströmrichtung 14 erwärmt wird, vorliegend im ersten Abschnitt 15 leicht, im zweiten Abschnitt 16 stärker und im dritten Abschnitt 17 am stärksten. Um dies zu verdeutlichen, ist in Fig. 1 ein Dia gramm dargestellt, dessen Abszisse 22 eine Temperatur des Kühlfluids 8 repräsentiert, wohingegen die Ordinate 23 eine Länge des Kanalelements 7 bzw. die Längserstre- ckung 13 repräsentiert. Eine jeweilige Steigung der Geraden in den Abschnitten 15, 16, 17 korrespondiert mit den jeweiligen Wärmeübertragungskoeffizienten K1, K2, K3.
Obwohl vorliegend lediglich drei Wärmeübertragungskoeffizienten K1, K2, K3 dargestellt sind, ist zu verstehen, dass mittels des Wärmeübertragungselements 2 mehr als drei Wärmeübertragungskoeffizienten bereitstellbar sind. So ist es beispielsweise denkbar, dass anstatt des einen Wärmeübertragungskoeffizienten K2, der zwischen den Wärme übertragungskoeffizienten K1, K3 angeordnet ist, eine Vielzahl von unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten vorhanden ist, sodass sich letztendlich ein knickfreier Verlauf für die in dem Diagramm der Fig. 1 gezeigte Funktionslinie 24 ergibt. Alternativ oder zusätzlich kann eine unendliche Anzahl von Abschnitten vorgesehen sein, das heißt die Abschnitte 15, 16, 17 und die weiteren Abschnitte entlang der Längserstre ckung 13 sind dann infinitesimal klein.
Die einzelnen Segmente 19, 20, 21 sind jeweils unterschiedlich thermisch leitend ausge bildet, um jeweils einen jeweiligen Temperaturkoeffizienten K1, K2, K3 bereitzustellen. Das bedeutet, dass das jeweilige Segment 19, 20, 21 als ein jeweiliges Thermoisolati- onselement 25 ausgebildet sein kann, das an der Außenoberfläche 18 des ersten Wan delements 4 angeordnet ist, sodass sich aufgrund der Thermoisolationselemente 25 bzw. aufgrund der Segmente 19, 20, 21 entlang der Hauptdurchströmrichtung 14 des Kanalelements 7 die zumindest zwei voneinander unterschiedlichen Wärmeübertra gungskoeffizienten, vorliegend die Wärmeübertragungskoeffizienten K1, K2, K3, erge ben. Hierzu können die jeweiligen Segmente 19, 20, 21 bzw. das jeweilige Thermoisola- tionselement 25 jeweils ein unterschiedliches Material aufweisen.
Fig. 2 zeigt eine schematische und geschnittene Ansicht des Wärmeübertragungskör pers 1 mit einerweiteren Ausführungsform des Wärmeübertragungselements 2. Es ist zu erkennen, dass das jeweilige Segment 19, 20, 21 bzw. das jeweilige Thermoisolations- element 25 eine unterschiedliche Dicke aufweist, wodurch das jeweilige Segment 19, 20, 21 bzw. das jeweilige Thermoisolationselement 25 einen unterschiedlichen Wärmeüber tragungskoeffizienten bereitstellt. Die jeweilige Dicke und der jeweilige Wärmeübertra gungskoeffizient des jeweiligen Segments 19, 20, 21 korrespondieren miteinander. Das bedeutet, dass der durch das jeweilige Segment 19, 20, 21 bereitgestellte Wärmeüber tragungskoeffizient von der Dicke des jeweiligen Segments 19, 20, 21 abhängt und um- gekehrt. Im vorliegenden Beispiel weist das Segment 19 bzw. das entsprechende Ther- moisolationselement 25 eine besonders hohe Dicke auf, sodass das Segment 19 einen besonders niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten, beispielsweise den Wärmeüber tragungskoeffizienten K1, bereitstellt. Mit abnehmender Dicke des jeweiligen Segments 19, 20, 21 steigt der jeweilige Wärmeübertragungskoeffizient. Demnach weist das Seg ment 20, dessen Dicke geringer ist als die des Segments 19, den Wärmeübertragungs koeffizienten K2 auf, der größer ist als der Wärmeübertragungskoeffizient K1. Dies gilt in analoger Weise für das Segment 21, dessen Dicke geringer ist als die des Segments 20, sodass das Segment 21 den dritten Wärmeübertragungskoeffizienten K3 bereitstellt, der größer ist als der Wärmeübertragungskoeffizient K2 bzw. K1.
Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht des Wärmeübertragungskörpers 1, dessen Wärmeübertragungselement 2 an der Außenoberfläche 18 des ersten Wandelements 4 angeordnet ist. Insbesondere in Zusammenschau mit der Fig. 1 wird deutlich, dass die Außenoberfläche 18 des ersten Wandelements 4 über das Wärmeübertragungselement 2, das heißt über die Segmente 19, 20, 21, von der Außenoberfläche 11 der Elektrik oder Elektronikeinrichtung 3 bzw. des Traktionsakkumulators 5 beabstandet ist. Folglich liegt in dieser Ausgestaltung der Wärmeübertragungskörper 1 über eine Außenoberflä che 27 des Wärmeübertragungselements 2 an dem Traktionsakkumulator 5, insbeson dere an dessen Außenoberfläche 11, an. Mit anderen Worten ist die Außenoberfläche 12 des Wärmeübertragungskörpers 1 dann zumindest bereichsweise durch die Außen oberfläche 27 des Wärmeübertragungselements 2 gebildet.
Bei einer Zusammenschau der Fig. 3 mit der Fig. 2 wird deutlich, dass das Wärmeüber tragungselement 2 zumindest teilweise in ein Material 26 des ersten Wandelements 4 eingebettet sein kann. Vorliegend ist das jeweilige Thermoisolationselement 25 in das Material 26 des ersten Wandelements 4 eingebettet, beispielsweise so, dass die Außen oberfläche 27 des Wärmeübertragungselements 2 bzw. des jeweiligen Thermoisolati- onselements 25 und die Außenoberfläche 18 des ersten Wandelements 4 miteinander zusammenfallen. Infolgedessen fallen die Außenoberfläche 12 des Wärmeübertra gungskörpers 1, die Außenoberfläche 18 des ersten Wandelements 4 sowie die Außen oberfläche 27 des Wärmeübertragungselements 2 zusammen. Es ist zu verstehen, dass die beschriebenen Außenoberflächen 12, 18, 27 jeweils dem Traktionsakkumulator 5 bzw. der zu kühlenden Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 zugewandt sind. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragungskörpers 1 bzw. des Wärmeübertragungselements 2 ergeben sich die voneinander unterschiedli chen Wärmeübertragungskoeffizienten K1, K2, K3, indem in dem jeweiligen Abschnitt 15, 16, 17 unterschiedlich viele der Thermoisolationselemente 25 angeordnet sind. Je mehr Thermoisolationselemente 25 in dem jeweiligen Abschnitt 15, 16, 17 angeordnet sind, desto höher ist die thermische Isolationswirkung zwischen dem Wärmeübertra gungskörper 1 und dem zu kühlenden Traktionsakkumulator 5. Infolgedessen ist der je weilige Wärmeübertragungskoeffizient umso geringer, je mehr der Thermoisolationsele mente 25 in dem entsprechenden Abschnitt 15, 16, 17 angeordnet sind.
Fig. 4 zeigt in schematischer Draufsicht den Wärmeübertragungskörper 1 mit einerwei teren Ausführungsform des Wärmeübertragungselements 2. Hierbei ist das Wärmeüber tragungselement 2 zumindest bereichsweise durch das Material 26 des ersten Wan delements 4 gebildet, das entlang der Hauptdurchströmrichtung 14 des Kanalelements 7 zumindest zwei unterschiedliche Materialeigenschaften aufweist. So weist das Material 26 in dem ersten Abschnitt 15 des Kanalelements 7 bzw. des Wärmeübertragungskör pers 1 zum Beispiel ein erstes Material 28 auf, im zweiten Abschnitt 16 ein zweites Mate rial 29 und im dritten Abschnitt 17 ein drittes Material 30. Hierbei unterscheiden sich die jeweiligen Materialeigenschaften der Materialien 28, 29, 30 derart, dass aufgrund der un terschiedlichen Materialeigenschaften der Materialien 28, 29, 30 in dem entsprechenden Abschnitt 15, 16, 17 die voneinander unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten K1, K2, K3 bereitgestellt werden. Einfluss auf den Wärmeübertragungskoeffizienten des jeweiligen Materials 28, 29, 30 hat beispielsweise eine Dichte, eine Materialart, ein Her stellungsverfahren etc. des jeweiligen Materials 28, 29, 30 bzw. des jeweiligen Abschnitts 15, 16, 17. Mit anderen Worten weisen die Materialien 28, 29, 30 jeweils voneinander unterschiedliche Materialzusammensetzungen auf. Bezogen auf die Hauptdurchström richtung 14 variiert also die Materialzusammensetzung des ersten Wandelements 4 bzw. des Wärmeübertragungskörpers 1.
Zwar sind in den Fig. die Abschnitte 15, 16, 17, die Wärmeübertragungskoeffizienten K1, K2, K3, die Thermoisolationselemente 25 sowie die Segmente 19, 20, 21 scharf abge grenzt voneinander dargestellt, doch dies stellt lediglich ein einziges von einer Vielzahl von denkbaren Ausführungsformen des Wärmeübertragungskörpers 1 dar. Denn es ist insbesondere vorgesehen, dass die Wärmeübertragungskoeffizienten K1, K2, K3 naht los ineinander übergehen, was bedeutet, dass die Abschnitte 15, 16, 17, die Thermoiso- lationselemente 25 sowie die Segmente 19, 20, 21 ebenfalls nahtlos ineinander überge hen können. Dies gilt insbesondere hinsichtlich Fig. 4, wobei bei dem dort dargestellten Wärmeübertragungskörper 1 die Materialien 28, 29, 30 nahtlos ineinander übergehen können. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Abschnitte 15, 16, 17 des Wärme übertragungskörpers 1 bzw. des ersten Wandelements 4 zunächst separat voneinander hergestellt werden und dann, insbesondere stoffschlüssig, miteinander verbunden wer den.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragungskörpers 1, bei welchem das Wärmeübertragungselement 2 durch das Material 26 des ersten Wandelements 4 gebil det ist, ist in Fig. 5 in einer schematischen und geschnittenen Ansicht des Wärmeüber tragungskörpers 1 mit einerweiteren Ausführungsform des Wärmeübertragungsele ments 2 dargestellt. Gemäß Fig. 5 weist das Wärmeübertragungselement 2, das durch das Material 26 des ersten Wandelements 4 gebildet ist, wenigstens das erste Material 28 und das zweite Material 29 auf. Hierbei sind die Materialien 28, 29, um das Material 26 zumindest teilweise zu bilden, gemäß einer Sandwichbauweise aneinandergefügt, wobei sich die beiden Materialien 28, 29 entlang der Hauptdurchströmrichtung 14 gegen läufig verjüngen. Auf diese Weise ergibt sich entlang der Hauptdurchströmrichtung 14 die Vielzahl der voneinander unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten K1, K2, K3. Im vorliegenden Beispiel gemäß Fig. 5 hat das Material 28 eine hohe thermische Iso lationswirkung, wohingegen das zweite Material 29 eine geringe thermische Isolations wirkung aufweist, sodass sich im ersten Abschnitt 15, der größtenteils durch das erste Material 28 gefüllt ist, der geringe Wärmeübertragungskoeffizient K1 angeordnet ist. Im dritten Abschnitt 17, der hauptsächlich bzw. größtenteils durch das zweite Material 29 gefüllt ist, ergibt sich dahingegen der hohe Wärmeübertragungskoeffizient K3. In dem zweiten Abschnitt 16, der im vorliegenden Bespiel zumindest im Wesentlichen zu glei chen Anteilen von dem ersten Material 28 und dem zweiten Material 29 gefüllt ist, ergibt sich dementsprechend der Wärmeübertragungskoeffizient K2, dessen Wert zwischen dem ersten Wärmeübertragungskoeffizienten K1 und dem dritten Wärmeübertragungs koeffizienten K3 angesiedelt ist. Am Beispiel des in Fig. 5 dargestellten Wärmeübertragungskörpers erklärt - aber den noch generell für den Wärmeübertragungskörper 1 gültig
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können eine Innenoberflä che 31 des Kanalelements 7 und eine Innenoberfläche 32 des Wärmeübertragungsele ments 2 voneinander beabstandet sein. Hierzu kann beispielsweise zwischen dem Ka nalelement 7 und dem Wärmeübertragungselement 2 das dritte Material 30 des Materi als 26 bzw. des ersten Wandelements 4 angeordnet sein. Es ist jedoch alternativ denk bar, insbesondere wenn das Wärmeübertragungselement 2 entlang der Hauptdurch- strömrichtung 14 eine gleichmäßige bzw. gleichbleibende Dicke aufweist, dass das Ma terial 30 des Wandelements 4 entfällt. Das bedeutet, dass dann die Innenoberfläche 32 des Wärmeübertragungselements 2 und die Innenoberfläche 31 des Kanalelements 7 zusammenfallen. In anderen Worten ist dann die Innenoberfläche 31 des Kanalelements 7 zumindest bereichsweise durch die Innenoberfläche 32 des Wärmeübertragungsele ments 2 gebildet.
Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht des Wärmeübertragungskörpers 1, wobei das Wärmeübertragungselement 2 eine Wärmeübertragungsstruktur 33 aufweist, die von dem Kühlfluid 8 durchströmbar ist und in dem Kanalelement 7 angeordnet ist. Mittels der Wärmeübertragungsstruktur 33 ist wenigstens ein Strömungsparameter des Kühlfluids 8 beeinflussbar. So ist beispielsweise das Kühlfluid 8 hinsichtlich eines Strömungsquer schnitts beeinflussbar, der dem Kühlfluid 8 in dem entsprechenden Abschnitt 15, 16, 17 zum Durchströmen des Kanalelements 7 zur Verfügung steht, beeinflussbar. Beispiels weise kann der jeweilige Abschnitt 15, 16, 17 einen jeweils unterschiedlichen von dem Kühlfluid 8 durchströmbaren Strömungsquerschnitt aufweisen. Es ist weiter denkbar, dass mittels der Wärmeübertragungsstruktur 33 weitere Parameter des durch das Ka nalelement 7 hindurchströmenden Kühlfluids 8 beeinflusst bzw. eingestellt werden. Ins besondere sind Wechselwirkungen zwischen den die Strömung des Kühlfluids 8 charak terisierenden Parametern zu beachten, die sich bei Änderung lediglich eines einzigen Parameters durch die Wärmeübertragungsstruktur 33 einstellen. So hängen beispiels weise eine Änderung des Strömungsquerschnitts und eine Änderung der Strömungsge schwindigkeit miteinander zusammen.
In einer möglichen Ausführungsform weist die Wärmeübertragungsstruktur 33 eine Viel zahl von Längsrippen 34 auf (erstmals in Fig. 12 dargestellt), die sich in das Kanalele ment 7 hineinerstrecken. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die jeweilige Längsrippe 34 stoffschlüssig mit dem ersten Wandelement 4, insbesondere an der Innenoberfläche 31 des Kanalelements 7, mit dem ersten Wandelement 4 verbunden ist. Beispielsweise können die Längsrippen 34 und das erste Wandelement 4 miteinander einstückig aus gebildet sein. Indem sich die Längsrippen 34 in das Kanalelement 7 hineinerstrecken, ist in dem Kanalelement 7 eine besonders große Wärmeübertragungsfläche geschaffen, die von dem Kühlfluid 8 anströmbar bzw. beströmbar ist, sodass ein besonders effizien ter Wärmeübergang von den Längsrippen 34 in das Kühlfluid 8 stattfinden kann. Um nun den Wärmeübergang in dem jeweiligen Abschnitt 15, 16, 17 unterschiedlich auszugestal ten, ist vorgesehen, dass das Kanalelement 7 in dem jeweiligen Abschnitt 15, 16, 17 ei ne jeweils unterschiedliche Anzahl von Längsrippen 34 aufweist. Um einen besonders hohen Wärmeübergang in das Kühlfluid 8 zu begünstigen, weist das Kanalelement 7 in dem dritten Abschnitt 17 eine hohe Anzahl von Längsrippen 34 auf. Um einen besonders niedrigen Wärmeübergang in das Kühlfluid 8 in dem ersten Abschnitt 15 zu gewährleis ten, weist das Kanalelement 7 in diesem ersten Abschnitt 15 besonders wenige der Längsrippen 34 auf.
Die Längsrippen 34 sind im vorliegenden Beispiel parallel zu der Hauptdurchströmrich- tung 14, das heißt parallel zu einer Längsmittenachse des Kanalelements 7 angeordnet. Es ist jedoch genauso gut denkbar, dass die jeweilige Längsrippe 34 schräg zu der Längsmittenachse des Kanalelements 7 angeordnet ist, beispielsweise um zumindest ein turbulentes Strömungsgebiet der Strömung des Kühlfluids 8 zu erzeugen.
Die in Fig. 6 dargestellte Wärmeübertragungsstruktur 33 weist eine Vielzahl von vonei nander abgegrenzten Durchgangsöffnungen 35 auf, die der Übersichtlichkeit halber nur vereinzelt mit dem entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Die jeweilige Durch gangsöffnung 35 durchdringt einen Materialkörper 36 der Wärmeübertragungsstruktur 33. Das bedeutet, dass die jeweilige Durchgangsöffnung 35 frei von einem Material der Wärmeübertragungsstruktur 33 ist. Des Weiteren ist die jeweilige Durchgangsöffnung 35 von dem Kühlfluid 8 durchströmbar, sodass die jeweilige Durchgangsöffnung 35 den Ma terialkörper 36 der Wärmeübertragungsstruktur 33 vollständig durchdringt.
Auf diese Weise ist dem durch das Kanalelement 7 hindurchströmende Kühlfluid 8 ledig lich ein Bruchteil des Strömungsquerschnitts zur Verfügung gestellt, der durch die Wan delemente 4, 6 bzw. durch das Kanalelement 7 an sich bereitgestellt ist. Denn der rein durch die Wandelemente 4, 6 bzw. rein durch das Kanalelement 7 bereitgestellte Strö mungsquerschnitt ist durch den Materialkörper 36 der Wärmeübertragungsstruktur 33 teilweise blockiert und somit verringert.
Wenigstens eine geometrische Größe der Wärmeübertragungsstruktur 33 ist an den de signierten Einsatzzweck des Wärmeübertragungskörpers 1 anpassbar, beispielsweise eine Längserstreckung des Materialkörpers 36, eine Form und/oder eine Gestalt der je weiligen Durchgangsöffnung 35, ein jeweiliger Abstand zwischen den Durchgangsöff nungen 35 etc.
Wie in Fig. 6 des Weiteren dargestellt ist, sind die Durchgangsöffnungen 35 entlang der Hauptdurchströmrichtung 14 und entlang einer Querrichtung 37 des Wärmeübertra gungskörpers jeweils äquidistant zueinander angeordnet. Folglich weist die Wärmeüber tragungsstruktur 33 in diesem Fall dann eine Gitterstruktur auf.
Des Weiteren kann die Wärmeübertragungsstruktur 33, zumindest anteilig, durch einen Schaum, insbesondere metallischen Schaum, gebildet sein, der offenporig ist. Das be deutet, dass dann die Poren des Schaums die Durchgangsöffnungen 35 bilden. Hierbei sind dann die Durchgangsöffnungen 35 bzw. die Poren des (metallischen) Schaums ent lang der Hauptdurchströmrichtung 14 und/oder entlang der Querrichtung 37 unregelmä ßig bzw. chaotisch zueinander angeordnet.
Es ist denkbar, dass die Gitterstruktur und/oder der (metallische) Schaum und das Ka nalelement 7 zunächst separat voneinander hergestellt werden und dann die Wärme übertragungsstruktur 33 bzw. der (metallische) Schaum und/oder die Gitterstruktur in das Kanalelement 7 eingebracht oder eingebaut werden/wird. Es ist ferner möglich, dass das Kanalelement 7 und die Wärmeübertragungsstruktur 33 miteinander einstückig ausge bildet werden, beispielsweise indem das Material 26 des ersten Wandelements 4 und ein Material 38 des zweiten Wandelements 6 zusammen mit dem Material des Materialkör pers 36 der Wärmeübertragungsstruktur 33 coextrudiert werden. Es ist bei dem Wärme übertragungskörper 1 jedenfalls vorgesehen, dass das Material der Wärmeübertra gungsstruktur 33 und das Material 26, 38 der Wandelemente 4, 6 stoffschlüssig mitei nander verbunden sind, um einen besonders effizienten Wärmeübergang aus dem Ma terial 26, 38 des entsprechenden Wandelements 4, 6 in die Wärmeübertragungsstruktur 33 und infolgedessen in das die Wärmeübertragungsstruktur 33 durchströmende Kühl fluid 8 zu gewährleisten.
Fig. 7 zeigt in einer schematischen und geschnittenen Ansicht den Wärmeübertragungs körper 1, in dessen Kanalelement 7 die Wärmeübertragungsstruktur 33 und das jeweili ge Material 26, 38 des jeweiligen Wandelements 4, 6 an Verbindungsstellen 39 mitei nander verbunden sind. An der jeweiligen Verbindungsstelle 39 ist jeweils zwischen der Wärmeübertragungsstruktur 33 und dem entsprechenden Wandelement 4, 6 ein Stoff schluss vermittelt. Beispielsweise sind die Wandelemente 4, 6 und die Wärmeübertra gungsstruktur 33 an der jeweiligen Verbindungsstelle 39 miteinander verlötet, ver schweißt, verklebt etc. Es ist zu erkennen, dass in dem ersten Abschnitt 15, in dem der niedrige Wärmeübertragungskoeffizient K1 bereitgestellt ist, nur wenige der Verbin dungsstellen 39 angeordnet sind. Dementsprechend sind in dem zweiten Abschnitt 16 mehr Verbindungsstellen 39 angeordnet als in dem ersten Abschnitt 15. Insofern ist in dem zweiten Abschnitt 16 aufgrund der höheren Anzahl von Verbindungsstellen 39 der Wärmeübertragungskoeffizient K2 bereitgestellt, der höher ist als der Wärmeübertra gungskoeffizient K1. In analoger Weise ist in dem dritten Abschnitt 17 der Wärmeüber tragungskoeffizient K3 bereitgestellt, der größer als der Wärmeübertragungskoeffizient K2 und/oder als der erste Wärmeübertragungskoeffizient K1 ist. Denn in dem dritten Ab schnitt 17 sind mehr Verbindungsstellen 39 angeordnet als in dem zweiten Abschnitt 16 und/oder als in dem ersten Abschnitt 15.
In Fig. 7 sind des Weiteren einige der Durchgangsöffnungen 35 gezeigt, die im Betrieb des Wärmeübertragungskörpers 1 von dem Kühlfluid 8 durchströmt werden. Es ist in dieser Schnittansicht zu erkennen, dass die Wärmeübertragungsstruktur 33 gemäß Fig. 7 mehrere Schenkel 40 aufweist, wobei jeweils zwei direkt zueinander benachbarte Schenkel 40 miteinander einen Winkel a einschließen. Es ist in diesem Fall vorgesehen, dass der Winkel a in Hauptdurchströmrichtung 14 geringer ist als ein entgegen der Hauptdurchströmrichtung 14 benachbarter Winkel a. Mit anderen Worten wird der Win kel a in Hauptdurchströmrichtung 14 kleiner. Es ist des Weiteren der Fig. 7 zu entneh men, dass die jeweilige Durchgangsöffnung 35, insbesondere wenn die Wärmeübertra gungsstruktur 33 die Gitterstruktur aufweist, den jeweiligen Schenkel 40 senkrecht durchdringt. In weiterer Ausgestaltung der Wärmeübertragungsstruktur 33 kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Durchgangsöffnung 35 dadurch in dem jeweiligen Schenkel 40 er zeugt bzw. hergestellt wird, indem aus einem Vollmaterial des Schenkels 40 die Durch gangsöffnung 35 ausgestanzt wird (siehe Fig. 8), wobei insbesondere der bei dem Stan zen der jeweiligen Durchgangsöffnung 35 ausgestanzte Anteil 41 des Vollmaterials des Schenkels 40 an dem Schenkel 40 stoffschlüssig verbleibt. Um letztendlich die Durch gangsöffnung 35 zum Durchströmen für das Kühlfluid 8 zu öffnen, wird dann der an dem Vollmaterial des Schenkels 40 verbliebene Anteil 41 aus der Durchgangsöffnung 35 her ausgebogen. Durch den an dem Schenkel 40 verbleibenden Anteil 41, der zum Öffnen der Durchgangsöffnung 35 verbogen wurde, ist ein Strömungswiderstand des durch die jeweilige Durchgangsöffnung 35 hindurchströmenden Kühlfluids 8 beeinflussbar bzw. einstellbar, beispielsweise aufgrund eines Maßes, um welches der verbogene Anteil 41 aus dem Schenkel 40 herausgebogen wurde. Ist dieser Anteil 41 des Materials des Schenkels 40 besonders weit aus dem Schenkel 40 herausgebogen worden, ist hier durch eine besonders hohe Strömungsgeschwindigkeit begünstigt. Ist der Anteil 41 des Schenkels 40 nur besonders wenig aus dem Schenkel 40 herausgebogen worden, ist ein Strömen des Kühlfluids 8 durch die jeweilige Durchgangsöffnung 35 hindurch zumin dest gebremst.
Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht des Wärmeübertragungskörpers 1 mit einerwei teren Ausführungsform der Wärmeübertragungsstruktur 33. Es ist zu erkennen, dass die Schenkel 40 der Wärmeübertragungsstruktur 33 parallel zu der Hauptdurchströmrichtung 14 in dem Kanalelement 7 angeordnet sind. Es ist des Weiteren zu erkennen, dass die Anteile 41, die zum Öffnen der jeweiligen Durchgangsöffnung 35 aus dem jeweiligen Schenkel 40 herausgebogen worden sind, auf eine gemeinsame Seite der Wärmeüber tragungsstruktur 33, die im vorliegenden Beispiel ein Lochblech aufweisen kann, weisen. Es kann alternativ hierzu vorgesehen sein, dass wenigstens einige der Anteile 41, die auch Blechzungen genannt werden können, in Richtung hin zu der entsprechend ande ren Seite des Lochblechs bzw. der Wärmeübertragungsstruktur 33 hingebogen worden sind. In Fig. 8 sind erneut die Verbindungsstellen 39 eingezeichnet, an welchen oder mit tels derer die Wärmeübertragungsstruktur 33 bzw. das Lochblech stoffschlüssig mit den Wandelementen 4, 6 bzw. mit den entsprechenden Materialien 26, 38 verbunden ist.
Fig. 9 zeigt eine schematische Draufsicht des ersten Wandelements 4 des Wärmeüber tragungskörpers 1, welches die Wärmeübertragungsstruktur 33 zumindest teilweise bil- det. Hierbei weist das erste Wandelement 4 eine Vielzahl von tiefgezogenen Bereichen bzw. Tiefziehelementen 42 auf, von denen aus Übersichtlichkeitsgründen nur einige we nige mit dem entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Der jeweilige tiefgezogene Bereich bzw. das jeweilige Tiefziehelement 42 erstreckt sich in das Kanalelement 7 hin ein, was bei einer Zusammenschau der Fig. 9 mit der Fig. 10 deutlich wird. Hierzu zeigt Fig. 10 eine schematische und geschnittene Ansicht des Wärmeübertragungskörpers 1, der das gemäß Fig. 9 ausgebildete Wandelement 4 aufweist. Aufgrund der Tiefziehele mente 42 ist die Wärmeübertragungsstruktur 33 zumindest teilweise durch das Wan delement 4 gebildet, insbesondere durch Wandelementanteile 43, die das Kanalelement 7 bilden. Denn die Tiefziehelemente 42 bzw. die Wandelementanteile 43 erstrecken sich vollständig zwischen der Innenoberfläche 31 des ersten Wandelements 4 und einer In nenoberfläche 44 des zweiten Wandelements 6. Generell gilt für den Wärmeübertra gungskörper 1, dass die Innenoberflächen 31, 44 miteinander eine gesamte Innenober fläche des Kanalelements 7 bilden. Des Weiteren gilt generell für den Wärmeübertra gungskörper 1 , dass die Wandelemente 4, 6 miteinander einstückig ausgebildet sein können. Alternativ hierzu - insbesondere hinsichtlich Fig. 10 - kann vorgesehen sein, dass die Wandelemente 4, 6 separat voneinander hergestellt und danach miteinander verbunden werden. Es ist beispielsweise denkbar, dass die Wandelemente 4, 6 mitei nander verschweißt werden, etwa an den Verbindungsstellen 39 und/oder entlang einer jeweiligen Kante 45 des Wärmeübertragungskörpers 1 bzw. des jeweiligen Wandele ments 4, 6.
Durch die Tiefziehelemente 42 ist im Inneren des Kanalelements 7 eine Säulenstruktur realisiert, wobei die jeweilige Säule bzw. das jeweilige Tiefziehelement 42 für das durch das Kanalelement 7 hindurchströmende Kühlfluid 8, insbesondere entlang der Haupt- durchströmrichtung 14, ein Strömungshindernis darstellt und infolgedessen von dem Kühlfluid 8 umströmt wird. Je nach Größe, insbesondere Durchmesser, Wandstärke, ge ometrischer Form bzw. Gestalt etc. des jeweiligen Tiefziehelements 42 stellt die Ge samtheit der Tiefziehelemente 42 in dem Kanalelement 7 eine Wärmeübertragungsflä che bereit, die sich aus den Außenumfangsflächen der Tiefziehelemente 42 zusammen setzt. Ein Anströmen des jeweiligen Tiefziehelements 42 durch das Kühlfluid 8 kann fer ner eingestellt bzw. beeinflusst werden, durch eine relative Position der einzelnen Tief ziehelemente 42 zueinander. So kann beispielsweise vorgesehen sein (siehe Fig. 9), dass die Tiefziehelemente 42 zueinander zwar regelmäßig, aber versetzt zueinander an geordnet sind.
Sind der Wärmeübertragungskörper 1 und die Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 bzw. der Traktionsakkumulator 5 zu einer Kühlanordnung zusammengesetzt, liegen die Au ßenoberfläche 11 des Traktionsakkumulators 5 bzw. der Elektrik- oder Elektronikeinrich tung 3 und die Außenoberfläche 12 des Wärmeübertragungskörpers 1 aneinander an. Hierbei kann der Traktionsakkumulator 5 auf der Seite des Wärmeübertragungskörpers 1 an diesen angrenzen, an welcher das erste Wandelement 4 angeordnet ist. Eine ent sprechende Kühlanordnung ist beispielsweise in Fig. 1 dargestellt. Mit Blick auf Fig. 10 wird deutlich, dass die Kühlanordnung, die den Wärmeübertragungskörper 1 und die Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 aufweist, auch dadurch gebildet sein kann, dass eine Außenoberfläche 46 des zweiten Wandelements 6 und die Außenoberfläche 11 der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 aneinander angrenzen. Das bedeutet für die in Fig. 10 dargestellte Kühlanordnung, dass die Außenoberfläche 12 des Wärmeübertragungs körpers 1 und die Außenoberfläche 46 des zweiten Wandelements 6 miteinander zu sammenfallen bzw. dass die Außenoberfläche 12 des Wärmeübertragungskörpers 1 und die Außenoberfläche 46 des zweiten Wandelements 6 zusammenfallen. Für die in Fig. 1 dargestellte Kühlanordnung bedeutet das, dass die Außenoberfläche 12 des Wärme übertragungskörpers 1 und die Außenoberfläche 18 des ersten Wandelements 4 und/oder die Außenoberfläche 27 des Wärmeübertragungselements 2 zusammenfallen.
Fig. 11 zeigt eine schematische und geschnittene Ansicht des Wärmeübertragungskör pers 1 mit einer weiteren Ausgestaltung der Wärmeübertragungsstruktur 33. Des Weite ren ist in Fig. 11 dargestellt, dass die Einströmseite 9 und die Ausströmseite 10 zusam menfallen können, beispielsweise indem an ein und derselben Seite des Wärmeübertra gungskörpers 1 sowohl eine Einströmöffnung 47 als auch eine Ausströmöffnung 48 an geordnet sind. Indem die Wärmeübertragungsstruktur 33, die gemäß Fig. 11 im Kanalel ement 7 eine Vielzahl von Strömungshindernissen 49 aufweist, und zumindest eines der Wandelemente 4, 6 stoffschlüssig miteinander verbunden oder einstückig miteinander ausgebildet sind, ist eine besonders große Wärmeübertragungsfläche im Inneren des Kanalelements 7 bereitgestellt. Des Weiteren wird das Kühlfluid 8, bei dem es sich be vorzugt um Luft handelt, aufgrund der Strömungshindernisse 49 entlang der Haupt- durchströmrichtung 14 mehrfach turbulent verwirbelt, wodurch der Wärmeübergang von der Wärmeübertragungsstruktur 33 in das Kühlfluid 8 bzw. in die Luft noch weiter be günstigt wird.
Fig. 12 zeigt ein Diagramm, bei welchem eine Temperatur an der Außenoberfläche 12 des Wärmeübertragungskörpers 1 über der Längserstreckung 13 aufgetragen ist. Die Temperatur gemäß des in Fig. 12 dargestellten Diagramms ergibt sich bei einem Betrieb des Wärmeübertragungskörpers 1 bzw. bei einem Betrieb der Kühlanordnung. Es wird ganz konkret ein Beispiel eines Betriebs der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 be schrieben, nämlich ein Ladebetrieb bzw. Lademodus des elektrischen Traktionsakkumu lators 5, bei welchem der Traktionsakkumulator 5 mittels einer Gleichspannung bzw. mit tels eines Gleichstroms für eine Dauer von 30 Minuten geladen wird. Hierbei wird der Traktionsakkumulator 5 mittels des Wärmeübertragungskörpers 1 luftgekühlt, wobei das Kühlfluid 8 bzw. die Luft einen Volumenstrom von 4 kg/min (Kilogramm pro Minute) so wie eine Eingangstemperatur von 10 °C (Grad Celsius) aufweist. Hierbei kommt bei dem Wärmeübertragungskörper 1 eine jeweilige Anzahl von Längsrippen 34 zum Einsatz, die sich je nach Abschnitt 15, 16, 17 unterscheidet. Vorliegend sind in dem Kanalelement 7 im ersten Abschnitt 15 zweiundzwanzig/22 Längsrippen 34 angeordnet. In dem zweiten Abschnitt 16 sind neunzig/90 Längsrippen 34 in dem Kanalelement 7 angeordnet. In dem dritten Abschnitt 17 sind einhundertneunundsiebzig/179 Längsrippen 34 in dem Ka nalelement 7 angeordnet. Hierdurch ergeben sich ganz konkrete Werte für die Wärme übertragungskoeffizienten K1, K2, K3. In dem Abschnitt 15, in dem sich die 22 der Längsrippen 34 in das Kanalelement 7 hineinerstrecken, beträgt er Wärmeübertra gungskoeffizient K1 83 W/m2/K (Watt pro Quadratmeter pro Kelvin). Der Wärmeübertra gungskoeffizient K2, der in dem zweiten Abschnitt 16 vorherrscht, in welchem sich die 90 der Längsrippen 34 in das Kanalelement 7 hineinerstrecken, beträgt 130 W/m2/K. Bei den 179 der Längsrippen 34, die sich in das Kanalelement 7 hineinerstrecken, das heißt in dem dritten Abschnitt 17, beträgt der Wärmeübertragungskoeffizient K3 355 W/m2/K. Eine mit 50 bezeichnete Linie in dem Diagramm der Fig. 12 charakterisiert den Tempera turverlauf des Kühlfluids 8 entlang der Längserstreckung 13 bzw. entlang der Haupt- durchströmrichtung 14, sodass erkennbar ist, dass das Kühlfluid 8 bzw. die Luft beim Einströmen in das Kanalelement 7, das heißt an der Einströmseite 9, 10 °C hat. Unter einem Durchströmen des Kanalelements 7 bzw. unter einem Umströmen der Längsrip pen 34 innerhalb des Kanalelements 7 wird das Kühlfluid 8 bzw. die Luft zumindest so lange erwärmt, bis das Kühlfluid 8 an der Ausströmseite 10 aus dem Kanalelement 7 ausströmt. Beim Ausströmen bzw. an der Ausströmseite 10 weist das Kühlfluid 8 bzw. die Luft eine Temperatur von etwa 55 °C auf.
Eine mit 51 bezeichnete Linie des Diagramms der Fig. 12 charakterisiert einen Tempera turverlauf der Außenoberfläche 12 eines herkömmlichen Wärmeübertragungskörpers. Es ist zu erkennen, dass auf Seiten der Einströmseite 9 die Elektrik- oder Elektronikeinrich tung 3 bzw. der Traktionsakkumulator 5 besonders effizient gekühlt wird, und der Tem peraturverlauf der Außenoberfläche 12 des herkömmlichen Wärmeübertragungskörpers (Linie 51) und der Temperaturverlauf des Kühlfluids 8 (Linie 50) entlang der Längserstre ckung 13, das heißt ausgehend von der Einströmseite 9 in Richtung hin zu der Aus strömseite 10, zumindest im Wesentlichen parallel sind. Es wird zwar über die Längser streckung 13 hinweg eine konstante Kühlleistung bereitgestellt, dies führt jedoch dazu, dass Elektro- oder Elektronikbauelemente der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 bzw. des Traktionsakkumulators 5, etwa Akkumulatorzellen oder -zellblöcke, die nah an der Ausströmseite 10 angeordnet sind, stets eine weitaus höhere Temperatur haben, als Elektrik- oder Elektronikbauelemente bzw. Akkumulatorzellen, die nah an der Einström seite 9 angeordnet sind. Dies ist in dem Diagramm der Fig. 12 durch das eingezeichnete Temperaturgefälle 52 dargestellt, das in dem konkreten Beispiel etwa 43 K (Kelvin) be trägt. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Alterung sowie zu einer ungleichmäßigen Be lastbarkeit der elektronischen bzw. elektrischen Bauelemente der Elektrik- bzw. Elektro nikeinrichtung 3 - also zu einer ungleichmäßigen Alterung sowie zu einer ungleichmäßi gen Belastbarkeit der Akkumulatorzellen bzw. -zellblöcke des Traktionsakkumulators 5 bzw. des Hochvoltspeichers.
Mittels der hierin vorgestellten erfindungsgemäßen Maßnahmen, das heißt mittels des erfindungsgemäßen Wärmeübertragungskörpers 1, lässt sich das bei dem herkömmli chen Wärmeübertragungskörper auftretende Temperaturgefälle 52 um bzw. auf etwa 50 % reduzieren, was in dem Diagramm der Fig. 12 durch das Temperaturgefälle 53 dargestellt ist. Dieses Temperaturgefälle 53, das aufgrund des Wärmeübertragungskör pers 1 realisiert worden ist, beträgt 20 K. Es ergibt sich nämlich ein Temperaturverlauf für die Außenoberfläche 12 des Wärmeübertragungskörpers 1, der mittels der Linie 54 des Diagramms dargestellt ist. Es ist zu erkennen, dass an der Einströmseite 9 - also im ers ten Abschnitt 15 - zunächst gemäß dem Wärmeübertragungskoeffizienten K1 (83 W/m2/K) lediglich wenig Wärme des Traktionsakkumulators 5 bzw. der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 in das Kühlfluid 8 bzw. in die Luft übergeht. Mit anderen Worten wären die Akkumulatorzellen bzw. -zellblöcke in dem ersten Abschnitt 15 aufgrund ihrer eigenen Abwärme wärmer als im Zusammenhang mit dem herkömmlichen Wärmeüber tragungskörper. Folglich beträgt die Temperatur der Außenoberfläche des Wärmeüber tragungskörpers 1 (siehe Linie 54) mehr als bei dem herkömmlichen Wärmeübertra gungskörper.
Strömt das Kühlfluid 8 bzw. die Luft weiter durch das Kanalelement 7 hindurch, insbe sondere in den zweiten Abschnitt 16, wird weiter Wärme von der Elektrik- oder Elektroni keinrichtung 3 in das Kühlfluid 8 überführt. Hierbei ist eine Wärmeübertragungsleistung aufgrund des höheren Wärmeübertragungskoeffizienten K2 (130 W/m2/K) verglichen mit dem ersten Abschnitt 15 höher, wodurch aber die Temperatur der Außenoberfläche 12 in einem besonders geringen Korridor gehalten werden kann. In analoger Weise setzt sich das Kühlen des Traktionsakkumulators 5 im dritten Abschnitt 17 fort, wo der Wärmeüber tragungskoeffizient K3 355 W/m2/K beträgt. Der Wärmeübertragungskoeffizient K3 ist durch die 179 Längsrippen 34 in dem Kanalelement 7 realisiert.
Es ist also bei dem Diagramm in Fig. 12 zu erkennen, dass die Akkumulatorzellen des Traktionsakkumulators 5 entlang seiner Längserstreckung 13 zumindest im Wesentli chen gleichmäßig gekühlt bzw. temperiert werden, sodass die Außenoberfläche 12 des Wärmeübertragungskörpers 1 während des Kühlbetriebs stets in einem Korridor bzw. in dem Temperaturgefälle 53, das 20 K beträgt, gehalten wird.
Zum besonders effizienten Temperieren der Elektrik- oder Elektronikeinrichtung 3 bzw. des Traktionsakkumulators 5 kann des Weiteren vorgesehen sein, dass das Wärme übertragungselement 2 wenigstens eines der Segmente 19, 20, 21 und/oder wenigstens eines der Thermoisolationselemente 25 einen elektrothermischen Wandler 55 aufweist oder zumindest teilweise durch diesen gebildet ist. Der elektrothermische Wandler 55, der insbesondere als ein Peltier-Element ausgebildet sein kann, ist beispielhaft in Fig. 3 dargestellt und bietet den Vorteil, das Wandelement 4, 6, an welchem der elektrothermi sche Wandler 55 angeordnet ist oder in welches der elektrothermische Wandler 55 ein gebettet ist, bedarfsgerecht zu heizen und/oder zu kühlen. Denn je nach Polung einer elektrischen Spannung bzw. eines elektrischen Stroms, mit dem der elektrothermische Wandler 55 beaufschlagt ist, bildet eine dem Kanalelement 7 zugewandte Oberfläche des elektrothermischen Wandlers 55 ein Heizelement oder ein Kühlelement. Das bedeu tet, dass für die dem Kanalelement 7 zugewandte Fläche des elektrothermischen Wand lers 55 bei einer ersten Polung der elektrischen Spannung ein Heizbetrieb ermöglicht ist, wohingegen bei einer umgekehrten Polung für die dem Kanalelement 7 zugewandte Flä che des elektrothermischen Wandlers 55 ein Kühlbetrieb ermöglicht ist. Auf diese Weise lässt sich das Kanalelement 7, insbesondere das durch dieses hindurchströmende Kühl fluid 8 bzw. die Luft, bedarfsgerecht heizen und/oder kühlen.
Bei den gezeigten Ausführungsformen der Wärmeübertragungsbereiche, können die Segmente (19, 20, 21) in den einzelnen Bereichen zur Wärmeübertragung, die Ther- moisolationselemente (25) oder die Übertragungsmaterialien (26, 29) unabhängig oder getrennt von der Kühlplatte ausgeführt sein. Insbesondere können diese Elemente als „Gap-Filler“ oder Einlagebauteile erst im Montageprozeß hinzugefügt werden.
Bezugszeichenliste
1 Wärmeübertragungskörper
2 Wärmeübertragungselement
3 Elektrik-/Elektronikeinrichtung
4 Wandelement
5 T raktionsakkumulator
6 Wandelement
7 Kanalelement
8 Kühlfluid
9 Einströmseite
10 Ausströmseite 11 Außenoberfläche 12 Außenoberfläche
13 Längserstreckung
14 Hauptdurchströmrichtung
15 Abschnitt
16 Abschnitt
17 Abschnitt
18 Außenoberfläche
19 Segment
20 Segment 21 Segment 22 Abszisse
23 Ordinate
24 Funktionslinie
25 Thermoisolationselement
26 Material
27 Außenoberfläche
28 Material
29 Material
30 Material
31 Innenoberfläche
32 Innenoberfläche
33 Wärmeübertragungsstruktur 34 Längsrippe
35 Durchgangsöffnung
36 Materialkörper
37 Querrichtung
38 Material
39 Verbindungsstelle
40 Schenke
41 Anteil
42 Tiefziehelement
43 Wandelementanteil
44 Innenoberfläche
45 Kante
46 Außenoberfläche
47 Einströmöffnung
48 Ausströmöffnung
49 Strömungshindernis
50 Linie
51 Linie
52 Temperaturgefälle
53 Temperaturgefälle
54 Linie
55 elektrothermischer Wandler
K1 Wärmeübertragungskoeffizient
K2 Wärmeübertragungskoeffizient
K3 Wärmeübertragungskoeffizient a Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Wärmeübertragungskörper (1) zum Temperieren einer Elektrik- oder Elektronikeinrichtung (3, 5), der ein erstes Wandelement (4, 6) und ein davon beabstandetes zweites Wandelement (4, 6) aufweist, die ein von einem Kühlfluid (8) durch ström bares Kanalelement (7) begrenzen, das direkt zwischen den Wandelementen (4, 6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertragungskörper (1) ein Wärmeübertragungselement (2) aufweist, das entlang einer Hauptdurchströmrichtung (14) des Kanalelements (7) zumindest zwei voneinander unterschiedliche Wärmeübertragungskoeffizienten (K1, K2, K3) bereitstellt.
2. Wärmeübertragungskörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (2) durch ein Material (26, 38) wenigstens eines der Wandelemente (4, 6) gebildet ist, das entlang der Hauptdurchströmrichtung (14) des Kanalelements (7) zumindest zwei unterschiedliche Materialeigenschaften aufweist.
3. Wärmeübertragungskörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (2) an einer Außenoberfläche (18, 46) wenigstens eines der Wandelemente (4, 6) ein Thermoisolationselement (25) aufweist, das entlang der Hauptdurchströmrichtung (14) des Kanalelements (7) die zumindest zwei voneinander unterschiedlichen Wärmeübertragungskoeffizienten (K1, K2, K3) bereitstellt.
4. Wärmeübertragungskörper (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoisolationselement (25) zumindest teilweise in ein Material (26, 38) des entsprechenden Wandelements (4, 6) eingebettet ist.
5. Wärmeübertragungskörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (2) in dem Kanalelement (7) eine von dem Kühlfluid (8) durchströmbare Wärmübertragungsstruktur (33) aufweist, mittels derer ein Strömungsparameter des Kühlfluids (8) beeinflussbar ist.
6. Wärmeübertragungskörper (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmübertragungsstruktur (33) eine Vielzahl von voneinander abgegrenzten Durchgangsöffnungen (35) aufweist, die jeweils von dem Kühlfluid (8) durchströmbar sind.
7. Wärmeübertragungskörper (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anteil der Durchgangsöffnungen (35) regelmäßig zueinander angeordnet sind.
8. Wärmeübertragungskörper (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anteil der Durchgangsöffnungen (35) unregelmäßig zueinander angeordnet sind.
9. Wärmeübertragungskörper (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmübertragungsstruktur (33) durch das Kanalelement (7) bildende Anteile (43) wenigstens eines der Wandelemente (4, 6) gebildet ist.
10. Wärmeübertragungskörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (2) einen elektrothermischen Wandler (55) aufweist, mittels dessen das Kanalelement (7) temperierbar ist.
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